(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも５個の電気音響アクチュエータ（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５）を備え、
前記電気音響アクチュエータは、第１の並列分岐（１１０ａ）において少なくとも２つの電気音響アクチュエータが直列に接続され、かつ第２の並列分岐（１１０ｂ）において１つの電気音響アクチュエータが２つの電気音響アクチュエータによる並列接続へ直列に接続されるように接続され、
前記第１の並列分岐（１１０ａ）は前記第２の並列分岐（１１０ｂ）へ並列に接続され、かつ、
並列に接続された前記並列分岐（１１０ａ、１１０ｂ）はアクチュエータ増幅器（１１２）によって駆動されるように構成され、又は、
前記電気音響アクチュエータは、第１の直列分岐（１１０ｃ）において少なくとも２つの電気音響アクチュエータが並列に接続され、かつ第２の直列分岐（１１０ｄ）において１つの電気音響アクチュエータが２つの電気音響アクチュエータによる直列接続へ並列に接続されるように接続され、前記第１の直列分岐（１１０ｃ）内の１つの電気音響アクチュエータは前記第１の直列分岐（１１０ｃ）内の別の電気音響アクチュエータとは反対の極性であり、
前記第１の直列分岐（１１０ｃ）は前記第２の直列分岐（１１０ｄ）へ直列に接続され、かつ、
直列に接続された前記直列分岐（１１０ｃ、１１０ｄ）はアクチュエータ増幅器（１１２）によって駆動されるように構成されている電気音響アクチュエータ配列。
【請求項２】
該配列は配列ラインを備え、かつ、
前記第２の並列分岐（１１０ｂ）内の前記並列接続（１０１、１０５）の前記電気音響アクチュエータは前記配列ラインの両端に配置され、配列の端につき１つの電気音響アクチュエータが配置され、又は、
前記第２の直列分岐（１１０ｄ）内の前記直列接続（１０１、１０５）の前記電気音響アクチュエータは、前記配列ラインの両端に配置され、配列の端につき１つの電気音響アクチュエータが配置されている請求項１に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項３】
前記第１の並列分岐（１１０ａ）内の１つの電気音響アクチュエータは、前記第１の並列分岐（１１０ａ）内の別の電気音響アクチュエータとは反対の極性である請求項１又は２に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項４】
各電気音響アクチュエータは１つのインピーダンスを示し、それらの電気音響アクチュエータのインピーダンスは等しいか、又は、いずれの電気音響アクチュエータのインピーダンスもそれらの電気音響アクチュエータの全てのインピーダンスの平均値からの差がせいぜい２０％である請求項１から３のいずれか一項に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項５】
前記第１の並列分岐（１１０ａ）において直列に接続された電気音響アクチュエータ、及び前記第２の並列分岐（１１０ｂ）において直列に接続された電気音響アクチュエータは、前記電気音響アクチュエータの配列ラインにおいて前記配列ラインの内側の位置に配置され、又は、
前記第１の直列分岐（１１０ｃ）において並列に接続された電気音響アクチュエータ、及び前記第２の直列分岐（１１０ｄ）において並列に接続された電気音響アクチュエータは、前記電気音響アクチュエータの配列ラインにおいて前記配列ラインの内側の位置に配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項６】
前記電気音響アクチュエータのインピーダンスは、２．５Ω以上又は１２Ω以下である請求項１から５のいずれか一項に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項７】
前記第１の並列分岐（１１０ａ）内及び前記第２の並列分岐（１１０ｂ）内の前記電気音響アクチュエータは、該電気音響アクチュエータ配列で少なくとも近似されたベッセル重み付けが生じるように該電気音響アクチュエータ配列内に互いに接続されて配置され、又は、
前記第１の直列分岐（１１０ｃ）内及び前記第２の直列分岐（１１０ｄ）内の前記電気音響アクチュエータは、該電気音響アクチュエータ配列で少なくとも近似されたベッセル重み付けが生じるように該電気音響アクチュエータ配列内に互いに接続されて配置されている請求項１から６のいずれか一項に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項８】
該電気音響アクチュエータ配列は５個の電気音響アクチュエータによる配列ラインを備え、前記５個の電気音響アクチュエータは前記配列ラインに沿って昇順に付番されて配置され、前記５個の電気音響アクチュエータは第１の電気音響アクチュエータ（１０１）、第２の電気音響アクチュエータ（１０２）、第３の電気音響アクチュエータ（１０３）、第４の電気音響アクチュエータ（１０４）、及び第５の電気音響アクチュエータ（１０５）を含み、
前記第１の電気音響アクチュエータ（１０１）と前記第５の電気音響アクチュエータ（１０５）は、前記第２の並列分岐（１１０ｂ）内で並列に接続され又は前記第２の直列分岐（１１０ｄ）内で直列に接続され、
前記第３の電気音響アクチュエータ（１０３）は前記第１の並列分岐（１１０ａ）内もしくは前記第２の並列分岐（１１０ｂ）内に配置され、前記第４の電気音響アクチュエータ（１０４）は前記第２の並列分岐（１１０ｂ）内もしくは前記第１の並列分岐（１１０ａ）内に存在し、又は前記第３の電気音響アクチュエータ（１０３）は前記第１の直列分岐（１１０ｃ）内もしくは前記第２の直列分岐（１１０ｄ）内に配置され、前記第４の電気音響アクチュエータ（１０４）は前記第２の直列分岐（１１０ｄ）内もしくは前記第１の直列分岐（１１０ｃ）内に存在し、かつ、
前記第２の電気音響アクチュエータ（１０２）は前記第１の並列分岐（１１０ａ）内又は前記第１の直列分岐（１１０ｃ）内に存在する請求項１から７のいずれか一項に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項９】
該電気音響アクチュエータ配列は、６個の電気音響アクチュエータ（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、５００）を備え、
前記第２の並列分岐（１１０ｂ）において、別の電気音響アクチュエータ（５００）が、並列接続へ直列に接続された前記電気音響アクチュエータ（１０４）へ直列に接続されている請求項１から７のいずれか一項に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項１０】
該電気音響アクチュエータ配列は７個の電気音響アクチュエータ（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、５００、８００）を備え、
前記第１の並列分岐（１１０ａ）には、前記第１の並列分岐（１１０ａ）内で３個の電気音響アクチュエータが直列に接続されるように別の電気音響アクチュエータ（８００）が存在している請求項１から７のいずれか一項に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項１１】
前記第２の並列分岐（１１０ｂ）において並列に接続された前記電気音響アクチュエータ（１０１、１０５）は該電気音響アクチュエータ配列の両端に配置され、
該電気音響アクチュエータ配列の中心位置には、電気音響アクチュエータが配置されていないか、又は不活性のアクチュエータもしくは該電気音響アクチュエータ配列の中で放射量が最も少ないアクチュエータの１０％未満の放射レベルを備えたアクチュエータが配置され、かつ、
前記第１又は第２の並列分岐内で直列に接続された電気音響アクチュエータのうち１つの前記電気音響アクチュエータ（１０２）は、その並列分岐内の前記直列接続の別の電気音響アクチュエータである前記電気音響アクチュエータ（１０４）とは反対の極性である請求項９又は１０に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項１２】
該電気音響アクチュエータ配列は、６個の電気音響アクチュエータ（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、５００）を備え、
前記第２の直列分岐（１１０ｄ）において、別の電気音響アクチュエータ（５００）が、直列接続へ並列に接続された前記電気音響アクチュエータへ直列に接続されている請求項１から７のいずれか一項に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項１３】
該電気音響アクチュエータ配列は７個の電気音響アクチュエータ（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、５００、８００）を備え、
前記第１の直列分岐（１１０ｃ）には、前記第１の直列分岐（１１０ｃ）内で３個の電気音響アクチュエータが並列に接続されるように別の電気音響アクチュエータ（８００）が存在している請求項１から７のいずれか一項に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項１４】
前記第２の直列分岐（１１０ｄ）内で直列に接続された前記電気音響アクチュエータ（１０１、１０５）は該電気音響アクチュエータ配列の両端に配置され、
該電気音響アクチュエータ配列の中心位置には、電気音響アクチュエータが配置されていないか、又は不活性のアクチュエータもしくは該電気音響アクチュエータ配列の中で放射量が最も少ないアクチュエータの１０％未満の放射レベルを有するアクチュエータが配置され、かつ、
前記第１又は第２の直列分岐（１１０ｃ、１１０ｄ）内で並列に接続された前記電気音響アクチュエータのうち１つの前記電気音響アクチュエータは、その直列分岐内の前記並列接続の別の電気音響アクチュエータである前記電気音響アクチュエータとは反対の極性である請求項１２又は１３に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項１５】
前記第１の並列分岐（１１０ａ）における２つの電気音響アクチュエータ及び前記第２の並列分岐（１１０ｂ）における２つの電気音響アクチュエータは、該電気音響アクチュエータ配列の中心以外の内側のそれぞれの位置に配置されている請求項９、１０又は１１に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項１６】
前記第１の直列分岐（１１０ｃ）における２つの電気音響アクチュエータ（１０２、１０３）及び前記第２の直列分岐（１１０ｄ）における２つの電気音響アクチュエータ（１０４、１０５）は、該電気音響アクチュエータ配列の中心以外の内側のそれぞれの位置に配置されている請求項１２、１３又は１４に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項１７】
該電気音響アクチュエータ配列は９個の位置を備え、第４と第６の位置には電気音響アクチュエータが配置されていないか、又は不活性の電気音響アクチュエータが配置されており、かつ、
該電気音響アクチュエータ配列の第２もしくは第５の位置に配置された前記電気音響アクチュエータは直列に接続された他の電気音響アクチュエータとは反対の極性であり、又は該電気音響アクチュエータ配列の第２もしくは第５の位置に配置された電気音響アクチュエータは並列に接続された他の電気音響アクチュエータとは反対の極性である請求項１０又は１３に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項１８】
前記第１の並列分岐（１１０ａ）及び前記第２の並列分岐（１１０ｂ）において直列に接続された前記電気音響アクチュエータは該電気音響アクチュエータ配列の内側のそれぞれの位置に配置されており、又は、
前記第１の直列分岐（１１０ｃ）及び前記第２の直列分岐（１１０ｄ）において並列に接続された前記電気音響アクチュエータは該電気音響アクチュエータ配列の内側のそれぞれの位置に配置されている請求項１７に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項１９】
該電気音響アクチュエータ配列は電気音響アクチュエータの幾つかのライン配列を含むエリア配列であり、
各ライン配列は、前記第１の並列分岐（１１０ａ）及び前記第２の並列分岐（１１０ｂ）、又は前記第１の直列分岐（１１０ｃ）及び前記第２の直列分岐（１１０ｄ）を備え、かつ、
前記ライン配列の前記電気音響アクチュエータは、該電気音響アクチュエータ配列で少なくとも近似されたベッセル重み付けが得られるように接続されている請求項１から１８のいずれか一項に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項２０】
定格動作における前記アクチュエータ増幅器（１１２）は、前記電気音響アクチュエータの個別インピーダンスの０．８倍から２倍までの間のアクチュエータ入力インピーダンス用に構成されている請求項１から１９のいずれか一項に記載の電気音響アクチュエータ配列。
【請求項２１】
配列を製造する方法であって、
複数の電気音響アクチュエータを１つの配列（１００）内に配置することと、
前記複数の電気音響アクチュエータを、
第１の並列分岐（１１０ａ）において少なくとも２つの電気音響アクチュエータが直列に接続され、第２の並列分岐（１１０ｂ）において１つの電気音響アクチュエータが２つの電気音響アクチュエータによる並列接続へ直列に接続され、前記第１の並列分岐（１１０ａ）が前記第２の並列分岐（１１０ｂ）へ並列に接続されるように、又は、
第１の直列分岐（１１０ｃ）において少なくとも２つの電気音響アクチュエータが並列に接続され、第２の直列分岐（１１０ｄ）において１つの電気音響アクチュエータが２つの電気音響アクチュエータによる直列接続へ並列に接続され、前記第１の直列分岐（１１０ｃ）が前記第２の直列分岐（１１０ｄ）へ直列に接続され、前記第１の直列分岐における１つの電気音響アクチュエータが前記第１の直列分岐（１１０ｃ）における別の電気音響アクチュエータとは反対の極性であるように接続することと、
前記接続された電気音響アクチュエータを、アクチュエータ増幅器（１１２）を用いて駆動することと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配列に関し、特に、電気音響アクチュエータの所謂ベッセル重み付け配列に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラウドスピーカ配列、例えば線形配列又はエリア配列等、のラウドスピーカは様々な方法で制御できる。欧州特許出願公開第００３４８４４（Ａ１）号（特許文献１）は、異なる次数を有する第一種ベッセル関数の関数値に基づく振幅／位相重み付けを開示している。
【０００３】
このような配列の可能な具体例を図１１（ａ）に示す。これは５個の個別ラウドスピーカよりなり、それらのラウドスピーカは配列、例えば線形配列、に対応して１、２、３、４、５と記されている。図１１において、ラウドスピーカ配列１１００の左側に振幅／位相重み付けが示されている。最も外側の２つのラウドスピーカは重み付け０．５を示し、内側のラウドスピーカは重み付け１を示しているが、１つのラウドスピーカ、すなわちラウドスピーカ２はさらに１８０゜の位相シフトを示している。
【０００４】
単一のラウドスピーカに比べて、このような配列はより高い音圧レベルを達成する。この配列は単一のラウドスピーカより大きい放射エリアを有するが、放射特性はほとんど変わらない。
【０００５】
図１１（ａ）に示されている同じタイプの５個の活性状態にあるラウドスピーカよりなる線形的なラウドスピーカ配列の場合、ベッセル重み付けは配列１１００の左側に示されている振幅比を与える。個別ラウドスピーカの互いに対する位相比は、０゜：１８０゜：０゜：０゜：０゜である。図１１（ｂ）は直列接続を形成する場合のラウドスピーカの接続を示す。具体的には、ラウドスピーカ２、３、４が直列に接続され、次にこれらが、外側の２つのラウドスピーカ１と５による並列接続へ直列に接続されている。このように、各ラウドスピーカに必要とされるベッセル風の重み付けは、対応する電圧降下によって生じることがある。
【０００６】
あるいは、ベッセル重み付けは、幾つかの並列分岐よりなる並列接続（図１１（ｃ））を用いて生成されることもある。これらの並列分岐のうちの１つは、ラウドスピーカ１と５による直列接続よりなり、残りの並列分岐はそれぞれ個別ラウドスピーカ（２、３、４）を含む。
【０００７】
図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）における接続に関わる優位点は、必要とされるベッセル重み付けがラウドスピーカを適切に接続するだけで実現できることにある。それらの振幅は並列／直列接続により達成され、位相は互いの間の対応するラウドスピーカの極性により達成される。図１１においては、このことはラウドスピーカ２の極性が他のラウドスピーカの極性とは常に逆であること、すなわち、ラウドスピーカ２の負入力が、図１１に示されていないラウドスピーカ増幅器の対応する正出力へ接続されているということから生じる。
【０００８】
しかし、このような接続の問題点は配列の全体的なインピーダンスにある。図１１（ｂ）に示す直列接続の５ベッセル配列の場合、結果的に生じる配列の全体的なインピーダンスは個別ラウドスピーカのインピーダンスの３．５倍である。個別ラウドスピーカの公称インピーダンスが４Ω又は８Ωの場合、直列接続の全体的なインピーダンスはそれぞれ１４Ω及び２８Ωにとなる。しかし、従来のオーディオ増幅器は４Ωから８Ωまでの公称インピーダンス用に最適化されている。同じ電力で１４Ωのインピーダンスを４Ωのインピーダンスと同様に駆動するためには、かなり高い電圧増幅が必要となる。
【０００９】
図１１（ｃ）における並列接続による実現の場合、５ベッセル配列のインピーダンスは個別インピーダンスによる場合の０．２９倍に低減される。その結果、４Ω又は８Ωのラウドスピーカによる配列の場合、全体的なインピーダンスはそれぞれ１．１４Ω及び２．２９Ωになる。通常、これは、現時点／最新の増幅器にとって最適な負荷インピーダンスより遙かに低い。増幅器に要求される電流が高すぎれば、装置が破壊される結果となる。
【００１０】
こうした理由で、例えば４Ωから８Ωまでというような従来のインピーダンスのラウドスピーカを用いる場合には、ベッセル重み付けを最適に実現することができない。
【００１１】
より多い数、すなわち６以上の数のラウドスピーカを有する線形配列に関しては、同じラウドスピーカインピーダンスを想定した場合、全体的なインピーダンスは、並列接続ではさらに小さい値に達し、直列接続ではさらに大きい値に達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】欧州特許出願公開第００３４８４４Ａ１号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】D. Keele 著「Effective Performance of Bessel-Arrays」オーディオ技術学会ジャーナル、第３８巻、第１０号、７２３−７４８ページ、１９９０年１０月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、改良されたラウドスピーカ配列を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的は、請求項１に記載されている配列、又は請求項１７に記載されている配列の製造方法によって達成される。
【００１６】
電気音響アクチュエータの配列は少なくとも５個の電気音響アクチュエータ（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５）を含み、これらの電気音響アクチュエータは、第１の並列分岐（１１０ａ）において少なくとも２つの電気音響アクチュエータが直列に接続され、第２の並列分岐（１１０ｂ）において１つの電気音響アクチュエータが２つの電気音響アクチュエータによる並列接続へ直列に接続されるように接続されており、第１の並列分岐は第２の並列分岐へ並列に接続されている。
【００１７】
他の実装の場合、それらの電気音響アクチュエータは、第１の直列分岐（１１０ｃ）において少なくとも２つの電気音響アクチュエータが並列に接続され、第２の直列分岐（１１０ｄ）において１つの電気音響アクチュエータが２つの電気音響アクチュエータによる直列接続へ並列に接続されるように接続されており、第１の直列分岐は第２の直列分岐へ直列に接続され、そして直列に接続された直列分岐（１１０ｃ、１１０ｄ）はラウドスピーカ増幅器（１１２）によって駆動されるように構成されている。
【００１８】
これは、本発明によれば、これらの回路がそれぞれミラーリング(mirroring)できることを意味する。電気的に「ミラーリングされた」接続の場合、各並列接続は直列接続になり、逆もまた同様である。全体的なインピーダンスは、やはり、個別ラウドスピーカのインピーダンスに直接関係している。インピーダンスが個別ラウドスピーカのそれを僅かに下回る並列分岐を使用するのとは反対に、直列分岐を使用するように変えればインピーダンスは個別ラウドスピーカのそれを僅かに上回る。
【００１９】
これによって近似的なベッセル重み付けが達成されるが、全体的なインピーダンスは既知の直列接続を遙かに下回るか、又は既知の並列接続を遙かに上回る。これは、個別ラウドスピーカのインピーダンス用に最適化された従来のラウドスピーカ増幅器を使用できることを意味する。
【００２０】
言い替えれば、本発明により２つの並列分岐を使用し、そのうちの一方の並列分岐が１つのラウドスピーカと２つのラウドスピーカによる並列接続との直列接続を含むことにより、直列接続の場合のように大きすぎることもなく、並列接続の場合のように小さすぎることもないラウドスピーカ配列の全体的なインピーダンスを達成する。
【００２１】
このように、同一ではないが近似されたベッセル重み付けを示すラウドスピーカ配列を実装することができる。しかし、既に明らかとなっているように、理想的なベッセル重み付けからの偏りは極めて少ないので、本発明による並列分岐の並列接続を用いたラウドスピーカ配列、すなわち良好な管理が可能な全体的インピーダンスを有するラウドスピーカ配列の放射挙動は、図１１に従って実装されかつ理想的なベッセル重み付けを有する配列の放射挙動とほとんど区別できない。
【００２２】
これが意味することは、本発明によれば、ベッセル重み付けを用いる場合の高すぎるか又は低すぎる電気インピーダンスの問題が、ベッセル重み付けを僅かに修正させる特殊な接続によって解決されるということである。したがって、先行技術と同様に、振幅／位相重み付けは、単に、個別ラウドスピーカの極性を逆にすること、又は個別ラウドスピーカを直列及び並列に接続することによって実現される。結果として生じる個別ラウドスピーカの振幅／位相重み付けは、図１１のそれに類似する。
【００２３】
個別ラウドスピーカと比べて、さらに、音圧レベルにおける利得及びほぼ同一の放射特性を達成できる。しかし、本発明によるこの接続を例えば修正されたベッセル重み付けを実現するために使用した結果として、配列の電気インピーダンスは、使用されるラウドスピーカのインピーダンスの範囲内になる。このことは、この配列が従来の増幅器を用いて問題なく操作できることを意味する。
【００２４】
ラウドスピーカの代替例として又はラウドスピーカに加えて、固体伝送音刺激装置(solid-borne sound stimulators)が電気音響アクチュエータのさらなる例として使用できる。これらは、励振器又はシェーカとも称され、例えばプレートへ装着してプレートを励振することにより音を発生させることができる。
【００２５】
以下の説明では個別ラウドスピーカについて述べる。しかし、個別ラウドスピーカは全ての電気音響アクチュエータを代表するものにすぎないことをここで指摘しておく。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】ラウドスピーカ配列を示す略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの個別ラウドスピーカ（ＩＬＳ）の接続を示す略図であり、並列分岐を有する。
【図１Ｃ】図１Ａの個別ラウドスピーカ（ＩＬＳ）の接続を示す略図であり、直列分岐を有する。
【図２】修正されたベッセル重み付けを有するラウドスピーカ配列を示す図である。
【図３】図２の実施形態の接続例を示す。
【図４Ａ】修正又は近似されたベッセル重み付けを有するラウドスピーカ配列の代替実装を示す。
【図４Ｂ】図４Ａの実装の１つの接続を示す。
【図４Ｃ】図４Ｂの接続図を説明するための詳細な回路図を示す。
【図５】活性状態にある６個の個別ラウドスピーカによる配列の接続変形例を示す。
【図６】種々の接続変形例のチャート図である。
【図７】活性状態にある６個の個別ラウドスピーカによる配列を示す略図である。
【図８】活性状態にある７個の個別ラウドスピーカによる配列の接続変形例を示す。
【図９】配列内での個別ラウドスピーカの配列に関するそれらの種々の接続のチャート図である。
【図１０】個別ラウドスピーカのうちの２つが存在しないか不活性であるラウドスピーカ配列の略図である。
【図１１】（ａ）から（ｃ）は既知の接続を有する既知の配列を示す。
【図１２Ａ】直列分岐を有する接続を示す。
【図１２Ｂ】直列分岐を有する図１２Ａの接続の重み付けを示す。
【図１３Ａ】６個の個別ラウドスピーカによる配列の接続変形例を示す。
【図１３Ｂ】７個の個別ラウドスピーカによる配列の接続変形例を示す。
【図１４】オリジナルのベッセル重み付けを有する５個のラウドスピーカによる線形配列のシミュレートされた放射特性を示す。
【図１５】図３に示す修正されたベッセル重み付けを有する５個のラウドスピーカによる線形配列のシミュレートされた放射特性を示す。
【図１６】図４Ｂに示す修正されたベッセル重み付けを有する５個のラウドスピーカによる線形配列のシミュレートされた放射特性を示す。
【図１７】配列方向に沿って測定された、オリジナルのベッセル重み付けを有する５個のラウドスピーカによる線形配列の放射特性の等圧線を示す。
【図１８】図４Ｂの配列方向に沿って測定された、修正されたベッセル重み付けを有する５個のラウドスピーカによる線形配列の放射特性の等圧線を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳述する。
【００２８】
図１Ａは本発明の一実施形態によるラウドスピーカ配列を示す。このラウドスピーカ配列は、図１Ａに示されている実施形態ではライン配列を形成するように配置されている個別ラウドスピーカ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５を取り付けて備えた配列ケーシング(casing)１００を含む。個別ラウドスピーカは、個別ラウドスピーカ接続部１１０によって互いに接続され、個別ラウドスピーカ接続部１１０は正端子１１３と負端子１１４を介してラウドスピーカ増幅器１１２により駆動可能である。好ましくは、個別ラウドスピーカ接続部１１０は、近似されたベッセル重み付けが達成されるように、ただしラウドスピーカ配列の全体的インピーダンスがラウドスピーカ増幅器１１２からみて良好に管理できる大きさ内であるように構成されている。
【００２９】
この目的に沿って、個別ラウドスピーカ接続部１１０は図１Ｂに示されているような実装を含む。その個別ラウドスピーカ接続部は、個別ラウドスピーカの直列接続を備えた第１の並列分岐１１０ａと、個別ラウドスピーカの直列−並列接続を備えた第２の並列分岐１１０ｂとを含む。特に、第１の並列分岐１１０ａは直列に接続された少なくとも２つの個別ラウドスピーカを含み、第２の並列分岐は２つの個別ラウドスピーカによる並列接続へ直列に接続された１つの個別ラウドスピーカを含む。さらに、図１Ｂに示されているように、２つの並列分岐１１０ａ、１１０ｂは並列に接続され、図１Ａのラウドスピーカ増幅器１１２によって駆動することができる。
【００３０】
あるいは、個別ラウドスピーカ接続部１１０は図１Ｃに示されているような実装を含む。その個別ラウドスピーカ接続部は、個別ラウドスピーカの並列接続を備えた第１の直列分岐１１０ｃと、個別ラウドスピーカの並列−直列接続を備えた第２の直列分岐１１０ｄとを含む。特に、第１の直列分岐１１０ｃは並列に接続された少なくとも２つの個別ラウドスピーカを含み、第２の直列分岐は２つの個別ラウドスピーカによる直列接続へ並列に接続された１つの個別ラウドスピーカを含む。さらに、図１Ｃに示されているように、２つの直列分岐１１０ｃ、１１０ｄは直列に接続され、図１Ａのラウドスピーカ増幅器１１２によって駆動可能である。
【００３１】
図２は、図１Ａの配列と同様の配列であるが、垂直に示したものである。さらに、個別ラウドスピーカ１０１から１０５は、「１」から「５」によって表示され、加えて、図２では、個別ラウドスピーカの左側に修正されたベッセル重み付けが示されている。これらの修正されたベッセル重み付けは、図３の特殊な直列−並列接続によって達成される。ここでは、第１の並列分岐１１０ａは互いに直列に接続された２つの個別ラウドスピーカ２、３を含み、第２の並列分岐１１０ｂは配列の外側の２つのラウドスピーカ１と５による並列接続へ直列に接続された個別ラウドスピーカ４を含んでいる。第２のラウドスピーカ１０２の負の重み係数は、図３に略示されているように、ラウドスピーカの極性を第１の並列分岐１１０ａ内の他のラウドスピーカとは逆にすることによって達成される。
【００３２】
図４Ａ及び図４Ｂは代替実装を示す。特に、図２及び図３と比較すると、ラウドスピーカ３とラウドスピーカ４の位置が逆転されている。ここでは、図４Ｂにおけるラウドスピーカ４は第１の並列分岐１１０ａ内に配置され、ラウドスピーカ３は第２の並列分岐１１０ｂ内に配置されている。その結果、ここでは、これらのラウドスピーカの重み付けは逆転され、ラウドスピーカ３が重み付け１を示し、ラウドスピーカ４が重み付け０．７５を示し、図２における対応する重み付けに比べて逆になっている。
【００３３】
図２と図４Ａの例示的な線形配列は、それぞれ５個のラウドスピーカを含む。オリジナルのベッセル重み付けを有する５個のラウドスピーカによるラウドスピーカ配列と比較すると、この場合のラウドスピーカは図３と図４Ｂに従って接続される。このようにして、修正された配列の電気インピーダンスは、個別ラウドスピーカのラウドスピーカインピーダンスが４Ωであるときに例えば３．４Ωになるというように、個別ラウドスピーカのインピーダンスを１４％だけ下回る。オリジナルのベッセル重み付けの場合、配列の電気インピーダンスは、図１１（ｂ）の直列接続で１４Ωであったし、又は図１１（ｃ）の並列接続で１．１４Ωであった。直列分岐を有するミラーリングされた変形例では、インピーダンスは個別ラウドスピーカのインピーダンスを１４％だけ上回り、すなわち例えば４．５６Ωである。
【００３４】
ラウドスピーカ接続の変更の結果、振幅と位相重み付けが修正される。というのは、実際に係数「０．７５」に代えて係数「１」が必要とされているからである。しかしながら、それにも関わらず、配列の放射特性は、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８において強調されているように、オリジナルのベッセル重み付けを有する配列に比べて又は個別ラウドスピーカに比べて僅かしか変わらない。
【００３５】
図４Ｃは図４Ｂの接続を示す詳細図であり、特に個別ラウドスピーカの正入力／負入力の接続が示されている。特に、ラウドスピーカ２の負の極性が示されており、配列内の他のラウドスピーカに比べて１８０゜の位相シフトが達成されるようにラウドスピーカ４の負端子がラウドスピーカ２の負端子へ結合されている。
【００３６】
図５、図６及び図７はより大きい線形配列のさらなる実施形態を示す。このようなベッセル重み付けされた線形配列は典型的には同様に７個又は９個の要素を使用しており、D. Keele 著「Effective Performance of Bessel-Arrays」Journal of Audio Engineering Society、第３８巻、第１０号、７２３−７４８ページ、１９９０年１０月（非特許文献１）に記述されているようなものである。これらの配列の場合、要素とラウドスピーカは区別しなければならない。ここでは、ラウドスピーカは０以外の振幅重み付けを含む配列の要素である。振幅重み付け０を有する配列位置にはラウドスピーカを配置すべきではないが、近接するラウドスピーカ同士を互いにさらに接近して配置することにより空白をなくしてはならない。あるいは、振幅重み付け０を有する配列位置にラウドスピーカを配置してもよいが、そのラウドスピーカは不活性であるか、配列内の０以外の振幅重み付けを有する他のラウドスピーカより遙かに小さい音圧レベル（例えば、せいぜい１０％）を発するに過ぎないものである。
【００３７】
図７に関して指摘すべきことは、個別ラウドスピーカの位置間の距離が等しいか又は等間隔であるということである。したがって、ラウドスピーカ４を省略する場合、ラウドスピーカ３と５との距離は２倍になる。
【００３８】
従来のラウドスピーカインピーダンス、すなわち４Ωから８Ωまでの間のラウドスピーカインピーダンス、を用いる場合の高すぎる電気インピーダンス（直列接続）及び小さすぎる電気インピーダンス（並列接続）の問題は、従来の接続を用いる場合にはさらに大きくなる。
【００３９】
図７は、特に、活性状態の６個のラウドスピーカを有する７−配列の実装を示している。図７に示されているように、７−ラウドスピーカ配列の位置４、すなわち真ん中の位置は、不活性な個別ラウドスピーカの位置、又は空いたままの位置、すなわち個別ラウドスピーカが配置されていない位置である。残り６個の個別ラウドスピーカは図５のように接続されている。直列／並列接続によって生成される図５における個別ラウドスピーカの重み付けは図中に示されている。
【００４０】
このように、図６に示されている異なる全ての接続において、重み付け０．４を有する２つのラウドスピーカは最も外側の２つのラウドスピーカである。しかし、重み付け０．８と１を有するラウドスピーカの位置は、図７に示されている位置において個別ラウドスピーカを配列する少なくとも６つの異なる方法が得られるように、それぞれに応じて変えることができる。このことは、その接続は好ましくは図５に示されているようなものであるが、図５において重み付け１を有するラウドスピーカの位置と重み付け０．８を有するラウドスピーカの位置は、ラウドスピーカ配列の内側の異なる位置、すなわち位置２、３、５、６をとることができることを意味している。さらに、図６に示されているものより多くの可能性が存在する。図６に示されていない変形例は、振幅重み付けが配列中心すなわちＩＬＳ（個別ラウドスピーカ）４でミラーリングされたものであり、例えば、
０．４：１：１：０：０．８：０．８：０．４
０．４：１：０．８：０：１：０．８：０．４
である。
【００４１】
位相重み付けは、この場合、等しいままである。
【００４２】
さらなる変形は、配列中心（ＩＬＳ４）で位相と振幅の重み付けをミラーリングすることである。これは、配列（図５）を上下逆にすることに対応する。
【００４３】
位相重み付けは、特に、第３の位置に配置されたラウドスピーカ、又は配列中心で位相ミラーリングした場合は第５の位置におけるラウドスピーカ、の極性を逆にすることによって達成される。図６にはそのうちの１つの実装が示されており、それによれば、これがその対応するラウドスピーカになる。
【００４４】
図８、図９及び図１０は９個のラウドスピーカによるライン配列に関するさらなる実施形態を示していて、図１０に示されているように、２つの位置４、６は、特に、７個の個別ラウドスピーカによる接続（例えば、図８）となるように、存在しないか又は不活性である。図５に示されている実施形態では、図３又は図４Ｂに比べて、好ましい重み付けを達成するために第２の並列分岐１１０ｂに１つの個別ラウドスピーカを追加する必要があったが、今度は図８に示されているように第１の並列分岐１１０ａに個別ラウドスピーカが１つ追加されている。
【００４５】
その結果、図８に示されているような重み付けが生じる。ラウドスピーカの個々の位置は、図９に示されているように、それらの重み付けによって変えることができ、その結果、位置４と位置６が空のままであるか又は不活性である限り、個別ラウドスピーカによる複数の異なる配置決めが生じる。ただし、不活性は必ずしも完全な不活性である必要はなく、例えば、重み付け０．４５を有する２つのラウドスピーカがライン配列の両端に配置される限りにおいて、配列中で放射量が最も少ないラウドスピーカの１０％より小さいものであり得るレベルを意味することもできる。一方、内側の位置において重み付け０．７５と１．０を有するラウドスピーカは比較的任意に変えることができる。ただし、好適な実施形態において、第２の位置と第５の位置では極性を逆のままにしておくことに留意する。
【００４６】
図１２Ａは直列分岐を有する実装の詳細な実施形態を示す。第１の直列分岐はラウドスピーカ１０２、１０３を含み、第２の直列分岐はラウドスピーカ１０１と１０５による直列接続へ並列に接続されたラウドスピーカ１０４を含む。結果的に生じる重み付けは図１２Ｂに示されている。
【００４７】
図１３Ａは、図５と同様に６個のラウドスピーカによる変形例について、直列分岐の使用を示す。追加のラウドスピーカ５００は、第２の直列分岐に含まれ、図１２Ａのラウドスピーカ１０４へ直列に接続されている。
【００４８】
図１３Ｂは、図８と同様に７個のラウドスピーカによる変形例について、直列分岐の使用を示す。追加のラウドスピーカ５００は、第２の直列分岐に含まれ、図１２Ａのラウドスピーカ１０４へ直列に接続されている。さらなる追加のラウドスピーカは、第１の直列分岐内に、図１２Ａのラウドスピーカ１０２、１０３と並列して配置されている。
【００４９】
図１４はオリジナルのベッセル重み付けを有する５個のラウドスピーカによる線形配列のシミュレートされた放射特性を示す。この放射特性は、図面の平面内に水平に配置されて図面の平面に関して上向きに放射するラウドスピーカ配列に関するものである。さらに、この図解は、周波数に関して１００Ｈｚから８０００Ｈｚまでにわたってパラメータ化されている。
【００５０】
図１５は図３の実装に対応する図を示し、図１６は図４Ｂの実装に対応する図を示し、すなわちこれらは近似された又は修正されたベッセル重み付けに対応する図を示しており、よく一致していることが観察されるものの、ラウドスピーカ配列の全体的なインピーダンスは、市販のラウドスピーカ増幅器によって又は個別ラウドスピーカのインピーダンスに合わせて構成されたラウドスピーカ増幅器によって最適に駆動できるものである。
【００５１】
図１７は、配列方向に沿って測定された、オリジナルのベッセル重み付けを有する５個のラウドスピーカによる線形配列の放射特性の等圧線図を示す。ここで指摘しておくべきことは、０゜のラインが主要な放射方向、すなわち、例えば図１６の９０゜ラインに対応するということである。さらに、この等圧線図は、３１９．９Ｈｚから２０，０００Ｈｚまでの周波数について、０座標上の音圧に対する偏りを所定範囲の座標で示している。図１８と図１７とを比較して明らかになることは、本発明による図４Ｂの配列は、図１７の理想的なベッセル配列の等圧線図を完全に再現するものではいが、その極めて優れた近似であるということである。
【００５２】
以下に本発明のさらなる実施形態を説明する。
【００５３】
様々な図を参照して既に例示されているように、第２の並列分岐内に並列に接続された２つの個別ラウドスピーカは、例えば図３におけるラウドスピーカ１と５、又は図５及び図８の対応するラウドスピーカのように、ライン配列の配列端に配置されている。さらに、少なくとも５−ラウドスピーカ配列の極性の逆転は、第１の並列分岐１１０ａ内に配置された２つのラウドスピーカの極性を反対に設定することによって達成されることが好ましい。
【００５４】
１つの実装において、個別ラウドスピーカはそれぞれがインピーダンスを示すが、それらの個別ラウドスピーカのインピーダンスは等しいか、又はそれらの個別ラウドスピーカの全てのインピーダンスの平均値からの差がせいぜい２０％である。製造に起因する偏りは完全には除外できないが、好ましくは、少なくとも個別ラウドスピーカの公称インピーダンスは等しい。しかしながら、個別ラウドスピーカのラウドスピーカインピーダンスの偏向、すなわち、インピーダンスの偏向が比較的穏やかであれば、従来のラウドスピーカ増幅器に適する優れた全体的配列ンピーダンス値を依然として達成できる。
【００５５】
さらに、図示されている配列においてもより大きい配列においても、例えば、図３又は図４Ｂにおける個別ラウドスピーカ２、３、４等のように、直列に接続されて第１の並列分岐内に配置された個別ラウドスピーカ、及び直列に接続されて第２の並列分岐内に配置された個別ラウドスピーカも、配列ライン内の内側の位置に配置され、かつ内側の位置に配置された個別ラウドスピーカからなる配列ラインには、例えば配列内の１及び５等の典型的には並列に接続された別の個別ラウドスピーカが外側に隣接する。
【００５６】
典型的なラウドスピーカインピーダンスは、４Ωから８Ωまでの範囲内である。しかしながら、本発明の場合、インピーダンスが２．５Ω以上又は１２Ω以下である個別ラウドスピーカが使用されることが好ましい。
【００５７】
例えば図１Ａに関連して記述したように、第１の並列分岐及び第２の並列分岐内の個別ラウドスピーカは、結果的にラウドスピーカ配列について少なくとも近似されたベッセル重み付けが生じるように、配列内に互いに接続されて配置される。近似されたベッセル重み付けは、例えば、図２において、値０．７５が重み係数１に近似し、又は値−０．７５が重み係数−１に近似することなどを意味する。しかしながら、本明細書での説明に関連して、当業者には、特により大きい配列について、中位の全体的インピーダンスを目標とするさらなる直列／並列接続を認識することができる。
【００５８】
図５に示されているように、図３に比べて相応に大きい配列は、第２の並列分岐内の追加的なラウドスピーカ５００を含み、０．８の重み付けを示している。図８には、同様にさらに大きい配列が示され、図５と比較すると、図５にも存在するラウドスピーカ５００に加えて追加のラウドスピーカ８００を第１の並列分岐内に含んでいる。
【００５９】
ラウドスピーカ配列の製造方法において、個別ラウドスピーカは、ラウドスピーカ配列内に１ステップで配置される。さらに、個別ラウドスピーカは、説明した並列分岐の並列接続が結果として生じるように接続され、その上で、接続されたラウドスピーカは、典型的かつ好ましくは、個別ラウドスピーカのインピーダンス用に最適化され及び／又は構成されたラウドスピーカ増幅器によって駆動される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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