(57)【要約】【課題】スクリーンに表示される映像の邪魔にならないようにセンタースピーカを配置して適正な音場設定を行うことができる音響システムを提供すること。【解決手段】スクリーン１の両側に左右スピーカ２，３を配置すると共に、スクリーン１の前面側に鋭指向特性を有するセンタースピーカ４を配置する。そして、このセンタースピーカ４から出力される音声をスクリーン１の前面側で音声を反射させて受音点に到達させるようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
聴取空間に配置される音響反射面に対して放射された音声が上記音響反射面で反射されて所定の聴取位置に到達するように配置されていると共に、指向特性として鋭指向特性を有する鋭指向スピーカを、
備えていることを特徴とする音響システム。
【請求項２】
センタースピーカが上記鋭指向スピーカにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【請求項３】
左右スピーカが上記鋭指向スピーカにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【請求項４】
上記鋭指向スピーカは、ホーンスピーカにより構成されることを特徴とする請求項１に記載に音響システム。
【請求項５】
上記鋭指向スピーカは、スピーカアレイにより構成されることを特徴とする請求項１に記載に音響システム。
【請求項６】
上記音響反射面に近接して左スピーカと右スピーカを配置し、上記音響反射面の前面に、上記鋭指向スピーカをセンタースピーカとして配置するときは、
上記センタースピーカから上記音響反射面までの距離に応じて、上記左右の音声信号をそれぞれ遅延させる遅延手段を設けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【請求項７】
上記センタースピーカに入力されるセンター音声信号の高域成分だけを抽出するフィルタ手段を設けるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の音響システム。
【請求項８】
上記左右の音声信号に上記センター音声信号の低域成分信号を加算する加算手段を設けるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の音響システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばスクリーンを利用して映像表示を行うプロジェクタに好適な音響システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スクリーンを利用して大画面の映像表示を行うプロジェクタが一般家庭などにおいても広く普及しつつある。
このようなプロジェクタにおいては、音響システムとして、例えば５．１チャンネルサラウンドシステムなどの複数のスピーカを用いたマルチチャンネルオーディオシステムが備えられている。
【０００３】
図８は、従来の音響システムにおけるフロンスピーカの配置例を示した図である。
この図８に示す音響システムには、フロントスピーカとして左スピーカ１０１、右スピーカ１０２、センタースピーカ１０３が設けられている。そしてこの場合には、スクリーン１００の正面左側に左スピーカ１０１が配置され、正面右側に右スピーカ１０２が配置されている。また、スクリーン１００のほぼ中央にセンタースピーカ１０３が配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにフロントスピーカを配置した場合は、センタースピーカ１０３をスクリーン１００の手前側、つまりスクリーン１００の前面側に配置した場合は、ユーザがスクリーン１００を視るときにセンタースピーカ１０３が邪魔になる。
このため、通常はセンタースピーカ１０３をスクリーン１００の下側或いは上側に配置するようにしていた。
しかしながら、センタースピーカ１０３をスクリーン１００の下側或いは上側に配置すると、センタースピーカ１０３による音像定位位置がどうしても適正な配置位置から外れてしまうため、例えばユーザの視聴位置に合わせて最適な音場を設定することができない。
【０００５】
そこで、例えばセンタースピーカ１０３をスクリーン１００の背面側に配置して、スクリーン１００の正面側からセンタースピーカ１０３が見えないようにすることが考えられる。しかしこの場合は、スクリーン１００の透過音響特性により、センタースピーカ１０３から出力された音声の高域成分が減衰してしまい、結果的にはユーザの視聴位置に合わせた最適な音場設定を行うことができなかった。
【０００６】
また、このようなスクリーン１００による高域成分の減衰を防止するため、スクリーン１００に細かい穴を開けて、音響特性の改善を図るようにしたスクリーンも存在するが、画像反射率などの関係から、スクリーンに形成する穴の形状を大きくして音響特性の改善を図ることは困難であるため、高域成分の減衰を十分防止することができなかった。
【０００７】
そこで、本発明はこのような点を鑑みてなされたものであり、スクリーンに表示される映像の邪魔にならないようにセンタースピーカを配置したうえで適正な音場設定を行うことができる音響システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の音響システムは、聴取空間に配置される音響反射面に対して放射された音声が音響反射面で反射されて所定の聴取位置に到達するように配置されていると共に、指向特性として鋭指向特性を有する鋭指向スピーカを備えている。
【０００９】
本発明によれば、音響反射面の前面側に鋭指向特性を有する鋭指向スピーカを配置する。そして、この鋭指向性スピーカから出力される音声を音響反射面の前面側で反射させて所定の受音点に到達させるようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態においては、スクリーンを使用したプロジェクタなどのＡＶシステムに備えられている音響システムを例に挙げて説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態の音響システムにおけるフロントスピーカの配置例を示した図である。なお、この図１は、本実施の形態の音響システムを上面側から見た図である。
【００１２】
この図１に示すように、本実施の形態の音響システムは、プロジェクタ本体６から投写される映像を表示するためのスクリーン１と、左スピーカ２、右スピーカ３、センタースピーカ４という３つのスピーカにより構成される。
【００１３】
左スピーカ２は、スクリーン１の左側面に配置されている。また、その放音面は受音位置（聴取位置）Ｌのほうに向けられている。このような左スピーカ２からは左チャンネル（Ｌｃｈ）の音声が出力される。この場合、受音位置Ｌのユーザには左スピーカ２の直接音が到達することになる。
【００１４】
また、右スピーカ３は、スクリーン１の右側面に配置されている。この右スピーカ３の放音面も、上記同様、受音位置Ｌのほうに向けられている。このような右スピーカ３からは右チャンネル（Ｒｃｈ）の音声が出力される。この場合、受音位置Ｌのユーザには、右スピーカ３の直接音が到達することになる。
【００１５】
センタースピーカ４は、スクリーン１の前面側に配置されている。また、このセンタースピーカ４は、特定方向（例えば、放音面と直交する軸方向）にのみ音波を放射するような鋭い指向性を有する構造とされる。
またセンタースピーカ４の放音面は、センタースピーカ４から音声を放射したときに、スクリーン１で反射した反射音が、所定の受音位置Ｌに到達するようなスクリーン１の所要位置に向けられている。このようなセンタースピーカ４からは、センターチャンネル（Ｃｃｈ）の音声（以下、「センター音声」という）が出力されることになる。
【００１６】
この場合、センタースピーカ４から出力される音声は、センタースピーカ４が鋭い指向特性を有し、またセンタースピーカ４の放音面がスクリーン１に向けられていることから、スクリーン１で反射して受音位置Ｌに到達することになる。なお、本実施の形態の音響システムにおける左スピーカ２、右スピーカ３の設置位置は、例えばユーザが自身の視聴位置を基準にして音場設定を行うなどして決定されるものである。
【００１７】
また、センタースピーカ４は、センタースピーカ４の音声がスクリーン１で反射して所定の受音位置Ｌに到達するような位置であれば、例えばプロジェクタ本体６の近傍、或いは、本実施の形態の音響システムがセッティングされる室内の天井などに設置することが可能である。
【００１８】
また、例えばユーザの視聴位置がスクリーン１のほぼ中央に位置するように音場を設定した場合には、センタースピーカ４の配置位置はスクリーン１のほぼ中央位置となる。この場合は、センタースピーカ４の配置位置はプロジェクタ本体６とほぼ一致することになる。
この場合は、センタースピーカ４から出力されるセンター音声の行路と、プロジェクタ本体６から出力される映像の光軸もほぼ一致することになる。
従って、この場合には、センタースピーカ４をプロジェクタ本体６を一体化することができるため、この場合はユーザがセンタースピーカ４を設置しなくて済むという利点がある。
【００１９】
図２は、センタースピーカから出力される音声の行路を示した図である。
この図２に示すように、センタースピーカ４から出力される音波Ｐ１は、スクリーン１で反射され、この反射された音波Ｐ１が受音位置Ｌのユーザのもとに到達することになる。
これにより、受音位置Ｌにおいては、センタースピーカ４から適正なセンター音声が得られることになる。
【００２０】
また、この場合、この図には示していないが、左右のスピーカ２，３に比べて、センタースピーカ４からスクリーン１まで距離があるので、センタースピーカ４のセンター音声と、左右のスピーカ２，３の音声を同じタイミングで出力すると、受音位置Ｌではセンタースピーカ４のセンター音声が遅れて聞こえることになる。
そこで、本実施の形態では、後述するように、センタースピーカ４からスクリーン１までの距離に応じて、左右のスピーカ２，３センタースピーカ４から出力する音声を遅延させることで、受音位置Ｌにおいて、センタースピーカ４のセンター音声と左右スピーカ２，３の音声のタイミングを一致させるようにしている。
【００２１】
なお、この場合は、先においても説明したように、センタースピーカ４は、スクリーン１方向に対してのみ音波を放射するような鋭い指向性を有していることから、図２に示すように、例えば受音位置Ｌのユーザの後方にセンタースピーカ４を配置したとしても、センタースピーカ４の直接音がユーザに到達することは殆ど無いものとされる。
【００２２】
図３は、上記図１に示した音響システムの内部構成を示したブロック図である。
この図３に示すように、入力されるセンターチャンネル（Ｃｃｈ）の音声信号は、低域成分を抽出するローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１を介して、加算器１６，１９に入力される。また、このセンターチャンネル（Ｃｃｈ）の音声信号は、高域成分を抽出するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１２を介してアンプ１３に入力され、このアンプ１３により増幅されてセンタースピーカ４に入力される。そして、このセンタースピーカ４により可聴音声として出力される。
ＨＰＦ１２は、センターチャンネル（Ｃｃｈ）の音声信号から所定の高域成分を抽出する。この場合、ＨＰＦ１２により抽出する信号帯域はセンタースピーカ４が鋭指向特性を示す周波数帯域に応じて決定されるものである。
【００２３】
また入力される右チャンネル（Ｒｃｈ）の音声信号は、遅延回路１５を介して加算器１６に入力され、加算器１６においてＬＰＦ１１を介して入力されるセンターチャンネルの音声信号の低域成分が加算された後、アンプ１７により増幅されて右スピーカ３に入力される。そして、この右スピーカ３により可聴音声として出力される。
【００２４】
同様に入力される左チャンネル（Ｌｃｈ）の音声信号は、遅延回路１８を介して加算器１９に入力され、加算器１９においてセンターチャンネルの音声信号の低域成分が加算された後、アンプ２０により増幅されて左スピーカ２に入力される。そして、この左スピーカ２により可聴音声として出力される。
【００２５】
遅延回路１５，１８は、上述したようにセンタースピーカ４からスクリーン１までの距離に応じて、左右のスピーカ２，３からに入力する音声信号を遅延させるために設けられている。
一般に、低音域の音声信号は、その音像定位位置が明確でないため、このようにセンターチャンネルの音声信号の低域成分を、左スピーカおよび／または右スピーカによって再生しても特に支障はない。また、左右のスピーカにほぼ同じレベルを入力して再生することで、ほぼスクリーンの中央に音像を定位させることができる。
【００２６】
このように本実施の形態の音響システムにおいては、入力されるセンターチャンネル信号の高域成分だけをセンタースピーカ４に入力するようにしている。そして、センターチャンネルの音声信号の低域成分を、左右チャンネルの音声信号に加算するようにしている。これにより、受音位置Ｌにおいては、適正な音声を得るようにしている。
そして、この場合は、センタースピーカ４からセンターチャンネルの高域音声だけを出力し、センターチャンネルの低域音声については、左右のスピーカ２，３から出力するようにしている。このようにすれば、センタースピーカ４から出力されるセンターチャンネル信号の高域成分と、左右スピーカ２，３から出力されるセンターチャンネル信号の低域成分とが、同じタイミングで受音位置Ｌのユーザに到達し、適正なセンター音声が得られる。
【００２７】
なお、図３に示した音響システムの内部構成はあくまでも一例であり、他の構成によって実現することも当然可能である。
例えば図３に示した例では、センタースピーカ４に入力する音声信号は、ＨＰＦ１２により抽出したセンターチャンネル信号の高域成分とし、センターチャンネル信号の低域成分については左右のスピーカ２，３から出力するようにしているが、ＨＰＦ１２を削除してセンタースピーカ４に入力するセンターチャンネル信号の帯域制限を削除しても良い。つまり、センタースピーカ４から帯域を制限していないセンター音声を出力するようにしてもよいし、さらにＬＰＦ１１、加算器１６，１９を削除してもよい。
【００２８】
ここで、図４に、上記したようなセンタースピーカとして用いられる鋭指向スピーカの構造例を示しておく。
この図４（ａ）は、鋭指向性を有するホーンスピーカの構造例を示した図である。
この図４（ａ）に示すような鋭指向特性を有するホーンスピーカ２１を構成する場合は、例えば破線で示したような形状の広い指向特性を持つ通常のホーンスピーカよりフランジ２２部分の長さを短くする。またフランジ２２の広がりを小さくして開口面２３の開口面積を小さくする。これにより、小型で超指向性を有するホーンスピーカを構成することができる。
【００２９】
また、図４（ｂ）は、鋭指向スピーカの他の構造例として、複数個のスピーカユニットＳＰにより構成したアレイスピーカが示されている。
このようなアレイスピーカ３１は、各スピーカユニットＳＰ，ＳＰ・・・を適正なサイズにより形成したうえで、各スピーカユニットＳＰ，ＳＰに入力する音声信号の振幅および位相を或る関数にしたがって変化させることで任意の指向性を有するスピーカを構成することができる。
【００３０】
従って、本実施の形態では、センタースピーカ４を、上記したホーンスピーカ２１、またはアレイスピーカ３１により構成し、センタースピーカ４の指向特性を、図５に示すような特性にすれば良い。つまり、ユーザが位置する受音方向、例えば軸方向（０°）に対して左右方向（９０°，−９０°）にはほとんど出力音圧が得られず、軸方向（０°）に鋭い指向性を有する鋭指向スピーカとすればよいものである。
【００３１】
なお、センタースピーカ４は、指向性を有する超音波スピーカにより構成することも可能である。超音波スピーカの図示及び詳しい説明は省略するが、超音波スピーカは、いわゆるパラメトリック・スピーカとも呼ばれ、周波数が異なる２種類の超音波を放射することで、伝搬媒質である空気の非線形性によりこれら超音波が反射するスクリーン面（音響反射面）において可聴音声が出力されるように構成されたものである。
【００３２】
このような本実施の形態の音響システムでは、スクリーン１の前面側で、しかもスクリーン１に放音面を向けるようにセンタースピーカ４を配置し、センタースピーカ４からセンター音声を出力するようにしている。
これにより、センタースピーカ４をスクリーン１の前面側に配置した場合でも、受音位置Ｌにおいては適正なセンター音声を得ることができる。
また、本実施の形態の音響システムによれば、センタースピーカ４をスクリーン１の下側や上側以外の位置に配置することができるため、センタースピーカ４の設置位置の自由度を広げることができる。
【００３３】
図６は、他の実施の形態としての音響システムにおけるスピーカの配置例を示した図である。なお、この図６はスピーカの配置位置を上面側から見た図である。また、図６においては、上記した図１と同一部位には同一番号を付して重複説明は避ける。
【００３４】
この図６に示す音響システムにおいては、上記図１ではスクリーン１の両側に配置されていた左右のスピーカ２，３がスクリーン１の前面側に配置されている。
つまり、この場合は、センタースピーカ４から出力されるセンター音声に加えて、左右のスピーカ２，３から出力される左右の音声も、スクリーン１の前面から放射されることになる。
この場合、これら左右スピーカ４１，４２は、センタースピーカ４と同様、特定方向（放音面と直交する軸方向）にのみ音波を放射するような鋭い指向性を有する構造とされる。そして、これら左右スピーカ４１，４２の放音面は、左右スピーカ４１，４２から放射され、スクリーン１で反射した反射音が受音位置Ｌに到達するようなスクリーン１位置に向けられている。
【００３５】
従って、このような左右スピーカ４１，４２から放射される左右音声は、左右スピーカ４１，４２も鋭い指向特性を有し、また左右スピーカ４１，４２の放音面は、スクリーン１に向けられていることから、このような左右スピーカ４１，４２から出力される左右の音声も、スクリーン１で反射して受音位置Ｌのユーザに到達することになる。これにより、受音位置Ｌにおいては、センタースピーカ４、左右スピーカ４１，４２から適正な音声を得ることができるようになる。
【００３６】
図７は、上記図６に示した音響システムの内部構成を示したブロック図である。なお、この場合も図３と同一部位には同一番号を付して重複説明を避ける。
この場合は、図７に示すようにように、右スピーカ４２には右チャンネル（Ｒｃｈ）の音声信号をアンプ１１により増幅して入力し、左スピーカ４１には左チャンネル（Ｌｃｈ）の音声信号をアンプ２０により増幅して入力すればよい。
またセンタースピーカ４には、センターチャンネル（Ｃｃｈ）の音声信号をアンプ１３により増幅して入力すればよい。
【００３７】
このように音響システムを構成した場合も、受音位置Ｌにおいて適正な音声を得ることができるようになる。
このような音響システムは、例えばスクリーン１の側面に左右スピーカ２，３を配置することができないような大型スクリーンを使用したプロジェクタに適用すれば、左右スピーカ２，３の配置位置の自由度が増すという利点がある。
なお、図６において、左右のスピーカ２，３から受音位置Ｌまでの行路長は、センタースピーカ４から受音位置Ｌまでの行路長よりも長いので、それらの伝搬遅延時間を揃えるための遅延回路を、例えば図６の場合には、センターチャンネル信号に対して遅延回路を挿入するようにしてもよい。
【００３８】
なお、本実施の形態では、スクリーンを使用したプロジェクタなどのＡＶシステムに備えられている音響システムを例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、本発明の音響システムは、センタースピーカ４のセンター音声を反射することができるスクリーン面を利用したプロジェクタ装置であれば適用可能である。また音響反射面としては、これまで説明したスクリーン以外にも、聴取空間に配置され、音声を反射する反射面を有していれば例えば壁面などでも良いものとされる。
さらに、本発明をスクリーンとして利用したプロジェクタ装置などに適用可能である、また、音響システムは必ずしもプロジェクタ装置と共に備えられる必要もない。
さらにまた、本実施の形態では、フロントスピーカとして、左右のスピーカ、センタースピーカが設けられている場合を例に挙げて説明したが、本発明の音響システムは、少なくともフロントスピーカとしてセンタースピーカを備えていれば実現することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の音響システムによれば、音響反射面であるスクリーン面の前面側に鋭指向特性を有する鋭指向スピーカを配置するようにしているため、スクリーン面の前面側からスクリーン面に音声を反射させて、所定の受音点において適正な音声出力を得ることが可能になる。
例えばスクリーンの前面側に鋭指向特性を有する鋭指向スピーカをセンタースピーカとして配置すれば、スクリーン面において反射した反射音により、所定の受音点において適正な音声出力を得ることができる。このようにすれば、スピーカの設置位置の自由度を広げることが可能になり、適正な音場となるように音場設定を行った音響システムを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としての音響システムにおけるスピーカの配置例を示した図である。
【図２】センタースピーカから出力される音声の音波経路を示した図である。
【図３】図１に示した音響システムの内部構成を示したブロック図である。
【図４】鋭指向スピーカの構造例を示した図である。
【図５】鋭指向スピーカの指向特性を示した図である。
【図６】他の実施の形態の音響システムにおけるスピーカの配置例を示した図である。
【図７】図６に示した音響システムの内部構成を示したブロック図である。
【図８】従来の音響システムにおけるスピーカの配置例を示した図である。
【符号の説明】
１　スクリーン、２　４１　左スピーカ、３　４２　右スピーカ、４　センタースピーカ、６　プロジェクタ本体、１１　ＬＰＦ、１２　ＨＰＦ、１３　１７２０　アンプ、１５　１８　遅延回路、１６　１９　加算器、２１　ホーンスピーカ、３１　アレイスピーカ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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