DE4092322C2 - Trichterlautsprecher und zugehöriger Schalltrichter - Google Patents
Trichterlautsprecher und zugehöriger SchalltrichterInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Trichterlautsprecher und
insbesondere Trichterlautsprecher zur Abstrahlung von Schall
in einen Zuhörerbereich wie einen Raum, einen Zuhörersaal oder
eine Freilichtbühne. Die vorliegende Erfindung richtet sich
auch auf Schalltrichter für derartige Lautsprecher.
Tontechniker bringen üblicherweise einen oder mehrere
Trichterlautsprecher über und am Umfang des Bereiches an, in
den der Schall hineingestrahlt oder -verstärkt werden soll.
Das allgemeine Problem bei einem derartigen Aufbau ist es,
einen gleichmäßigen Schalldruck in allen Abschnitten des
Zuhörerbereiches zu erzielen.
Dieses Problem erfordert häufig die Verwendung einer Vielzahl
von Lautsprechern, obgleich sich die erforderliche Schall
stärke auch durch einen Lautsprecher erzielen ließe. Die Ver
wendung einer Vielzahl von Lautsprechern ist nicht nur ener
giereich und deshalb kostenintensiv, sondern beeinträchtigt
auch die Schalleistung. Die Verwendung mehrfacher Schall
quellen führt dazu, daß an einige Plätze des Zuhörerbereichs
Schall auf mehreren Wegen gelangt, wobei die Schallwellen auf
den unterschiedlichen Wegen unerwünschte Phasenunterschiede
erzeugen, was zu einer erheblichen Beeinträchtigung der
Qualität führen kann.
Handelt es sich bei dem Zuhörerbereich um ein geschlossenes
Auditorium, dann wird die Qualität auch durch Schallreflek
tionen von den Wänden des Saales beeinträchtigt. Aus diesem
Grund müssen Tontechniker die zur Beschallung eines geschlos
senen Auditoriums verwendeten Lautsprecher so anordnen, daß
die auf die Saalwände auftreffende Schallintensität auf nied
rige Pegel begrenzt wird. Vielfach läßt sich diese Anforderung
nur durch Verwendung mehrerer Trichterlautsprecher erfüllen,
obgleich nur ein einziger Lautsprecher zur Erzeugung des
erforderlichen Schallpegels erforderlich wäre.
Es wurden bereits zahlreiche Versuche zur Steuerung der
Schallwellenausbreitung bei Trichterlautsprechern unternommen.
Die US-Patentschrift Nr. 2,537,141 (Paul W. KLIPSCH) be
schreibt einen Trichterlautsprecher mit gesteuerter Winkel
abstrahlung, bei dem sich die Schallwellen von dem Trichter
hals aus zunächst in einer Ebene und dann in der dazu senk
recht verlaufenden Ebene ausbreiten. Die US-Patentschrift Nr.
4,071,112 (D. Broadus KEELE, Jr.) offenbart einen Trichter
lautsprecher mit einem gesteuerten Schallmuster, bei dem die
Ausbreitung der Schallwellen zunächst exponential von dem
Trichterhals aus und danach konisch erfolgt.
Die US-Patentschrift Nr. 4,308,932 (D. Broadus KEELE, Jr.) oder
DE 31 16 307 A1 offentbart einen Trichterlautsprecher zur Schallerzeugung in
einen rechteckigen Zuhörerbereich von einem schiefen Winkel
aus, und KEELE, Jr. beschreibt dieses weiterhin in einer Ver
öffentlichung anläßlich der vom 8. bis 12. Oktober 1983 statt
gefundenen "Audio Engineering Society Convention (Kongreß der
Gesellschaft für Tontechnik)". Der Trichterlautsprecher aus
KEELE-Patent und -Veröffentlichung variiert das horizontale
Ausbreitungsgebiet als Funktion des Höhenwinkels, ergibt
jedoch ungefähr dieselbe Schallenergie für alle Höhenwinkel
und erzeugt daher allgemein keinen gleichmäßigen Schalldruck
über einen rechteckigen Zuhörerbereich. Zwar werden die
entfernten Abschnitte des Zuhörerbereiches von Schallwellen
erfaßt, die durch enge Kanäle oder Abschnitte des Schall
trichters ausgebreitet werden, und die in der Nähe befind
lichen Teile des Zuhörerbereiches werden von Schallwellen
erfaßt, die durch breitere Abschnitte des Trichters ausge
breitet werden; die Konzentration der auf diese entfernten
Bereiche gerichteten Schallenergie reicht jedoch nicht aus, um
den Schalldruckverlust aufgrund der größeren Entfernung dieser
entfernten Abschnitte von dem Trichter auszugleichen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Trich
terlautsprecher bzw. einen Schalltrichter zur Verfügung zu stellen, der in der Nähe und
über einem Zuhörerbereich angeordnet werden kann und ein im
wesentlichen konstantes Schallintensitätsmuster im Zuhörer
bereich erzeugt.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der
Patentansprüche 1 und 8 gelöst.
Ausbildungen der Erfindung können den
Unteransprüchen entnommen werden.
Dabei muß ein Trichter
lautsprecher ein Schallintensitätsmuster erzeugen, mit dem
eine weitaus größere Schallenergie in die von dem Lautsprecher
entfernten Zuhörerbereiche, als in die sich in Lautsprecher
nähe befindlichen Zuhörerbereiche abgestrahlt wird.
Dabei ist vorgesehen, einen
Trichterlautsprecher zu schaffen, der ein Schallintensitäts
muster über einen Bereich erzeugt, welcher sich bis kurz hin
ter die Grenze des Zuhörerbereiches erstreckt; und bei Anwen
dung in einem rechteckigen Auditorium besteht die Aufgabe
darin, einen Schalltrichter mit abgehacktem oder stumpfem
Schallintensitätsmuster zur Verfügung zu stellen. Ein derartig
ausgebildeter Schalltrichter ist zur Verwendung in einem ge
schlossenen rechteckigen Auditorium angebracht, da er sich
zentral an einer Stirnwand über dem Zuhörerbereich anbringen
läßt, oder es können zwei derartige Trichterlautsprecher über
der Mitte des Zuhörerbereiches zueinander Rücken an Rücken
angeordnet werden, wobei das entstehende Schallmuster im
wesentlichen mit dem des Zuhörerbereiches übereinstimmt. Auf
diese Weise wird der Pegel des abgestrahlten Schalls, der auf
die Wände des Auditoriums oder Zuhörersaales trifft, erheblich
verringert, und qualitätsbeeinträchtigende Schallreflektionen
sind auf niedrigen Pegel reduziert.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Trichterlautsprecher
zur Verfügung, der einen gleichmäßigen Schalldruck über einen
Zuhörerbereich von einer Position über und versetzt von dem
Mittelpunkt dieses Bereiches erzielt. Der Lautsprecher hat
einen Treiber, der eine gleichmäßige Verteilung von Schall
energie über seinen Ausgangsort bewirkt, sowie einen mit dem
Ausgangsort des Treibers verbundenen Schalltrichter mit einem
nach außen strebenden erweiterten Abschnitt zur Ausrichtung
und Verteilung von Schall über den Zuhörerbereich. Der Trich
ter ist mit einer Vorrichtung versehen, die zwischen der Ein
laßöffnung des Trichters und dem nach außen strebend erweiter
ten Abschnitt angeordnet ist, um den an den nach außen erwei
terten Abschnitt des Trichters übertragenen Schall auf ein
schmales, langes Band zu begrenzen und die Schallenergie in
dem Band fortschreitend von einem Bandende zum anderen zu
erhöhen.
Insbesondere weist der Trichter Wände auf, die einen Schallweg
definieren, welcher zwischen der Schalleinlaßöffnung und der
Trichteröffnung verläuft. Die Schalleinlaßöffnung des Schall
trichters eignet sich zur akustischen Kopplung mit dem Aus
gangsort des Treibers. Der Schalltrichter hat einen Koppel
abschnitt, der sich von der Einlaßöffnung her erstreckt, und
einen nach außen erweiterten Abschnitt zur Ausrichtung und
Verteilung von Schall über den Zuhörerbereich, der von dem
Koppelabschnitt zur Trichteröffnung verläuft. Über dem
Schallweg an der Grenzfläche zwischen dem Koppelbereich und
dem nach außen erweiterten Bereich des Schalltrichters ist ein
Schlitz angeordnet, und dieser Schlitz hat einen wesentlich
kleineren Querschnitt als die Öffnung des Schalltrichters. Der
Schlitz hat sich gegenüberliegende Enden und eine Längsachse,
die zwischen den Enden verläuft. Die Wände des Schalltrichters
begrenzen den Schallweg und ergeben einen sanften Übergang
zwischen der Einlaßöffnung des Schalltrichters und dem
Schlitz. Der Schalltrichter hat auch eine Vorrichtung zur
Steuerung der Schallenergie entlang der Längsachse des
Schlitzes, so daß die Schallenergie an dem einen Schlitzende
am geringsten ist, und progressiv zum anderen Schlitzende
ansteigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einlaßöffnung des
Trichterbereiches kreisförmig und der Koppelabschnitt des
Trichters weist zwei miteinander verbundene Bereiche zwischen
der Einlaßöffnung und dem Schlitz auf. Der erste Bereich des
Koppelabschnittes hat vier flache Wände, die von dem Schlitz
aus verlaufen, und der zweite Bereich erstreckt sich zwischen
dem ersten Bereich und der Einlaßöffnung. Der zweite Bereich
bildet einen glatten akustischen Übergang für den Schallweg
zwischen den vier flachen Wänden und der kreisförmigen
Einlaßöffnung.
In der bevorzugten Ausführungsform ist ebenfalls der nach
außen strebende erweiterte Abschnitt des Schalltrichters in
zwei miteinander verbundene Bereiche unterteilt. Einer der
Bereiche verläuft von dem Koppelabschnitt des Trichters aus
und ist nach außen erweitert, um die Schallausbreitung der
Form des gewählten Zuhörerbereiches anzupassen. Der andere
Bereich hat die Form einer Glocke, deren Krümmungsgrad nach
außen den Krümmungsgrad des anderen Bereiches übersteigt.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der
Zeichnungen.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines rechteckigen
Bereiches, in dem ein gleichmäßiger Schalldruckpegel
erzeugt werden soll;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Ebene 2-2 aus Fig.
1;
Fig. 3 eine dreidimensionale schematische Darstellung eines
erfindungsgemäß aufgebauten Lautsprecherschall
trichters;
Fig. 4 eine Vorderansicht des Lautsprechertrichters aus
Fig. 3;
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Lautsprechers mit dem
Schalltrichter aus Fig. 3;
Fig. 6 eine Draufsicht auf den in den Fig. 3 bis 5
dargestellten Schalltrichter;
Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 aus Fig.
5;
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 aus Fig.
5;
Fig. 9 ein vertikales Polardiagramm des Ansprechens bei
2000 Hz eines gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form des Lautsprechers der Fig. 3 bis 8 aufge
bauten Lautsprechers;
Fig. 10 ein räumliches Diagramm des Ansprechmusters bei 2000
Hz zu Fig. 9;
Fig. 11 ein Isobarendiagramm der Schallintensität bei 2000
Hz, wie sie von dem Lautsprecher mit dem polaren
Ansprechen gemäß Fig. 9 auf die Bodenfläche eines
Auditoriums abgestrahlt wird;
Fig. 12 eine dreidimensional schematische Darstellung eines
Lautsprechertrichters gemäß einer anderen Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 eine Seitenansicht des Lautsprechertrichters aus
Fig. 12 in Kombination mit einem akustischen
Treiber;
Fig. 14 eine Schnittansicht des Schalltrichters entlang der
Linie 14-14 aus Fig. 13;
Fig. 15 eine dreidimensionale schematische Darstellung eines
Lautsprechertrichters gemäß einer weiteren Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 eine Vorderansicht des Schalltrichters aus Fig. 15;
Fig. 17 eine Schnittansicht entlang der Linie 17-17 aus Fig.
16 in Kombination mit einem akustischen Treiber; und
Fig. 18 eine Vorderansicht einer Modifizierung eines Laut
sprechers gemäß Fig. 3 bis 8.
Die vorliegende Erfindung läßt sich auf jeden geometrisch
ausgebildeten Zuhörerbereich anwenden, wie einen Kreis, ein
Quadrat, ein Rechteck, ein stumpfes Dreieck oder dergleichen,
da jedoch die meisten Zuhörersäle Rechteckform haben, wird die
Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf eine derartige
Anwendung beschrieben. Die Fig. 1 und 2 zeigen das Problem
der Anpassung der Form der vertikalen und horizontalen
Schallverteilungen des Lautsprechers, um einen gleichmäßigen
Schalldruckpegel in allen Abschnitten des Zuhörerbereiches des
Auditoriums zu erzeugen. Ein Lautsprecher 10 ist mittig an
einer Stirnwand 12 des Auditoriums in einer Höhe H über einem
Boden 14 des Saales angeordnet. Der Zuhörersaal hat eine zwei
te, von der ersten Stirnwand 12 im Abstand gehaltene Stirnwand
16. In der hier dargestellten besonderen Anordnung beträgt der
Abstand zwischen der zweiten Stirnwand 16 zur ersten Stirnwand
12 das 2,75fache der Höhe H, in der der Lautsprecher 10 über
dem Boden 14 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung muß das
vertikale Schallmuster des Lautsprechers eine Schallverteilung
durch einen Winkel von 70 Grad ergeben, wie in Fig. 2 ange
geben, und ein vertikaler Schallausbreitungswinkel von 70 Grad
zieht - wie nachstehend ausgeführt - eine praktische Grenze
für einen erfindungsgemäß ausgeführten Lautsprecher.
Das Auditorium weist ebenfalls Seitenwände 18 und 20 auf.
Diese Seitenwände bestimmen das horizontale Schallmuster des
Lautsprechers. Für Schallwellen, die vom Lautsprecher 10
direkt nach unten in die Nähe der Stirnwand 12 gerichtet
werden, erfordert der Zuhörerbereich in der Nähe der Stirnwand
12 wegen einer Breite = 2H einen horizontalen Schallausbrei
tungswinkel von 90 Grad. Für Schallwellen, die die Basis der
gegenüberliegenden Stirnwand 16 des Zuhörersaales erreichen,
ist jedoch ein Schallausbreitungswinkel von nur 38 Grad
erforderlich. Die Schallausbreitungswinkel für Ebenen, die
parallel zu den Stirnwänden 12 und 16 verlaufen, erhöhen sich
von 38 Grad auf 90 Grad, da sich die Ebenen von der Stirnwand
16 entfernen und der Stirnwand 12 nähern. Die erforderlichen
horizontalen und vertikalen Schallausbreitungswinkel werden
durch übliche geometrische Formeln bestimmt.
Der vertikale Ausbreitungswinkel ist durch die nachstehende
Formel gegeben:
Av = tan-1(H/L),
in der "H" die Höhenentfernung des Lautsprechers 10 über dem
Boden 14 und "L" die Entfernung des Lautsprechers 10 von der
Stirnwand 16 darstellen. Der horizontale Ausbreitungswinkel
ist gegeben durch die Formel:
Ah = 2 tan-1(H/D),
in der "D" die Hälfte der Entfernung zwischen den Seitenwänden
18 und 20 darstellt.
Die Fig. 3 bis 8 zeigen den Lautsprecher 10, der zur
Erzeugung eines gleichmäßigen Schalldruckpegels über den Boden
14 des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Zuhörersaales ausge
legt ist. Der Lautsprecher 10 besteht aus einem Treiber oder
Wandler 22, und einem Schalltrichter 24. Der Treiber 22 ist
von herkömmlicher Bauart und ein im Handel erhältliches
Produkt, wie z. B. das von Electro-Voice, Incorporated,
Buchanan, Michigan, V. St. v. A. vertriebene Modell DH1A. Er
arbeitet über einen Frequenzbereich von 500 bis 20000 Hz und
hat einen Ausgangskoppelmechanismus mit einem Ausgangskoppel
flansch 26 mit einer kreisförmigen Öffnung 28 zur Verbindung
mit einem Schalltrichter 24. Der Treiber 22 erzeugt einen
gleichmäßigen Schalldruck pro Flächeneinheit über die Öffnung
28 des Koppelflansches 26.
Der Schalltrichter 24 wird von einer Schale 30 gebildet, die
mit einem Koppelflansch 32 mit einer kreisförmigen Öffnung 34
versehen ist. Der Koppelflansch 32 ist an dem Flansch 26 des
Treibers 22 befestigt, und die Öffnung 28 des Koppelflansches 26
des Treibers 22 paßt auf die Öffnung 34 des Koppelflansches
32 des Schalltrichters 24, um den Treiber 22 akustisch mit dem
Schalltrichter 24 zu verbinden. Die Schale 30 bildet einen
internen Schallausbreitungskanal 36, der durch den Schall
trichter von der Öffnung 34 zu einer Trichteröffnung 38
verläuft.
Der Schallausbreitungskanal 36 verläuft durch drei akustisch
miteinander verbundene Bereiche des Trichters 24, nämlich
einen Hals 40, einen Koppelabschnitt 42 und eine nach außen
strebend erweiterte Glocke 44. Der Querschnitt des Schall
kanals 36 ändert sich von einem kreisförmigen Querschnitt an
der Eingangsöffnung 34 zum Querschnitt eines engen Schlitzes
46 auf der Grenzfläche 47 zwischen dem Koppelabschnitt 42 und
der nach außen erweiterten Glocke 44. Von der Eingangsöffnung
34 wandelt sich der Querschnitt des Kanals 36 über den gesam
ten Hals 40 allmählich um bzw. geht über die glatten gekrümm
ten Flächen der Schale 30 in einen Querschnitt an der Grenz
fläche zwischen dem Hals 40 und dem Koppelabschnitt 42 über,
der eine kleine Version des Schlitzes 46 ist, wie in Fig. 7
dargestellt. Zusätzlich zur Umwandelung der Form des Kanals 36
dient der Hals 40 als Hals des Schalltrichters 24 und sorgt
für eine geeignete Leistungsaufnahme vom Treiber 22.
Im Koppelabschnitt 42 wird die Schale 30 von Wänden 48, 50,
52 und 54 gebildet, die den Schallkanal 36 begrenzen. Die
Wände 50 und 54 befinden sich im rechten Winkel zur vertikalen
Ebene 56 des Trichters, d. h. derjenigen Ebene, die die
Mittelachse und Hauptachse des Trichters durchquert, und die
Wände 50 und 54 erweitern sich im wesentlichen vom Hals 40 aus
nach außen und voneinander weg. Im Koppelabschnitt 42 weisen
die Wände 50 und 54 parallel gegenüberliegende Kanten auf und
die Wände 48 und 52 verlaufen jeweils zwischen
gegenüberliegenden Enden der Wände 50 und 52, um den Abschnitt
des Schallkanals durch den Koppelabschnitt 42 zu bilden. Die
Wände 48 und 52 sind in der Nähe der Wand 54 im wesentlichen
flach und im Bereich nahe der Wand 50 voneinander weg nach
außen gebogen, wobei die Wand 50 breiter ist als die Wand 54.
Als Folge hiervon erweitert sich der Querschnitt des Schall
kanals 36 in vertikaler Richtung zwischen der Grenzfläche des
Halses 40 und dem Koppelbereich 42 bis zur Grenzfläche zwi
schen Koppelbereich 42 und der Glocke 44; horizontal jedoch
bleibt der Querschnitt in seinen Abmessungen zwischen diesen
Grenzflächen konstant. Des weiteren formen die Wände 48, 50,
52 und 54 den Schallkanal 36 an der Grenzfläche zwischen
Koppelabschnitt 42 und Glocke 44 zu einem Schlitz wie dem
Schlitz 46, wobei dieser Schlitz in der Nähe der Wand 54 am
engsten und in der Nähe der Seitenwand 50 am breitesten ist.
Der Koppelabschnitt 42 erweitert den Querschnitt des Schall
kanals 36 zwischen dem Hals 40 und der Glocke 42, wobei jedoch
in jedem dieser Querschnitte die Schallenergie pro Flächen
einheit konstant gehalten wird. Da der Bereich nahe der Wand
50 durch den gesamten Koppelabschnitt 42 größer ist als der
Bereich nahe der Wand 54, ist auch die Schallenergie in der
Nähe der Wand 50 größer als die Schallenergie in der Nähe der
Wand 52, und dieses Verhältnis trifft auch für den Schlitz 46
zu. Daher bilden der Hals 40 und der Koppelabschnitt 42 eine
Vorrichtung zur Begrenzung des von dem Treiber 22 an die
Glocke 44 des Schalltrichters übertragenen Schalls auf ein
schmales langes Band und eine Vorrichtung zur progressiven
Steigerung der Schallenergie von einem Ende des Bandes zum
anderen.
Die Wände 50 und 54 verlaufen durch die Glocke 44 des Schall
trichters 24, und bleiben in der Glocke 44 eben. Die Wände 48
und 52 verlaufen ebenfalls durch die Glocke 44 und diese Wände
haben jeweils Schallwände 58 und 60, die sich von dem Schlitz
46 aus erstrecken und sich in gleichen Winkeln zu der verti
kalen Ebene 56 gekrümmt nach außen erweitern. Die Schallwände
58 und 60 ermöglichen eine Ausdehnung der Schallwellen von dem
Schlitz 46 aus und steuern den horizontalen Winkel der Schall
ausbreitung. Daher sind die Schallwände 58 und 60 in Bezug
zueinander so angeordnet, daß sich der gewünschte Ausbrei
tungswinkel ergibt.
Die Wände 48 und 52 weisen ebenfalls jeweils flache zweite
Schallwände 62 und 64 auf, die von den Kanten der ersten
Schallwände 58 und 60 zur Öffnung 38 der Schalltrichters 24
verlaufen. Die zweiten Schallwände 62 und 64 divergieren eben
falls von der vertikalen Ebene 56 des Schalltrichters 24 zu
gleichen Winkeln, wobei jedoch diese Winkel weitaus größer als
diejenigen der ersten Schallwände 58 und 60 sind, um hierdurch
eine gleichmäßige Ausgangsleistung über den Frequenzbereich
des Lautsprechers zu erreichen. Eine rechteckige Verstärkungs
krempe 66 verläuft um die Trichteröffnung 38 herum, und die
Wände 48, 50, 52 und 54 laufen in dieser Krempe 66 aus.
Die Fig. 1 und 2 stellen eine typische Anwendung eines
gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten Lautsprechers
zur Beschallung des Zuhörerbereiches eines rechteckigen
Zuhörersaales dar. Häufige auftretende Abmessungen eines
Zuhörersaales sind die Höhe H, die Breite 2H und die Länge
2,75H. Bei Anbringung des Lautsprechers 10 in der Mitte einer
Stirnwand 12 in einer Höhe H über dem Zuhörerbereich lassen
sich die erforderlichen Schallmuster errechnen. Zur Über
tragung von Schall in den Bereich unmittelbar unterhalb des
Lautsprechers 10 muß sich der Schall vom Lautsprecher über
einen Winkel von 90 Grad ausbreiten. Zur Übertragung von
Schall in das andere Ende des Zuhörersaales muß sich der
Schall über einen Winkel von 38 Grad ausbreiten. Des weiteren
muß der Schallausbreitungswinkel für jeden Querbereich des
Zuhörersaals zwischen den Enden 12 und 16 korreliert werden,
und diese Winkel liegen in einem Bereich zwischen 38 Grad und
90 Grad, da der Bereich zwischen den Stirnwänden 16 und 12
gewählt wird.
Der Schallkanal 36 kann in drei getrennte Bereiche getrennt
aufgefaßt werden, nämlich den Hals 40, den Koppelbereich 42
und die Glocke 44, wie es am besten aus Fig. 5 hervorgeht. In
jedem Bereich des Kanals 36 wird die Querschnittsfläche des
Kanals, gemessen in Ebenen, die rechtwinklig zur vertikalen
Ebene 56 des Trichters verlaufen, vom Schallwellenempfangsende
zum Schallwellenausgang des Bereiches gemäß einer mathemati
schen Funktion gleichmäßig größer. Die Bereiche der Quer
schnitte des Halses 40 des Kanals 36 vergrößern sich von der
Ebene des Koppelflanschs 32 aus, um eine wirkungsvolle
Leistungsaufnahme vom Treiber 22 zu ermöglichen. Die Quer
schnittsflächen des Koppelabschnittes 42 des Kanals 36 erhöhen
sich proportional zur Entfernung von der Grenzfläche zum Hals
40. Die Querschnittsbereiche der Glocke 44 des Kanals 36 sind
in zwei Abschnitte unterteilt. Der erste Abschnitt, der sich
vom Schlitz 46 aus erstreckt und zwischen den ersten Schall
wänden 58 und 60 liegt, vergrößert sich etwa im Quadrat der
Entfernung von dem Schlitz 46. Der zweite Abschnitt, der
zwischen den zweiten Schallwänden 62 und 64 liegt und zwischen
dem ersten Abschnitt und der Trichteröffnung 38 verläuft, ist
eine schnell nach außen strebende erweiterte Glocke.
Bei der Erfindung wurde die Tatsache genutzt, daß sich die
Schallstärke gleichmäßig über einen Wellenfrontbereich
verteilt. Da Schallwellen, die durch einen Abschnitt des
Schlitzes 46 in der Nähe der Wand 54 hindurchgehen, zu
demjenigen Abschnitt des Zuhörerbereiches abgestrahlt werden,
der dem Lautsprecher am nächsten ist, und Schallwellen, die
durch einen weiteren Abschnitt des Schlitzes 46 in der Nähe
der Wand 50 passieren, zu demjenigen Abschnitt des Zuhörer
bereiches abgestrahlt werden, der am weitesten vom Laut
sprecher entfernt ist, ist die relative Schallstärke, die zu
den beiden vorgenannten Bereichen geht, die gleiche wie die
relative Größe der beiden Abschnitte des Schlitzes 46. Bei dem
voranstehend erwähnten bevorzugten Aufbau des Schalltrichters
beträgt der vertikale Winkel 60 Grad; dies erfordert, daß sich
die siebenfache Schallstärke durch das 10 Grad-Segment des
Schlitzes 46 in der Nähe der Wand 50 im Vergleich zum 10 Grad-
Segment in der Nähe der Wand 54 fortpflanzen muß.
Es ist nunmehr verständlich, daß es getrennte Punktquellen
bezüglich der vertikalen Ausbreitung gibt, d. h. der Ausbrei
tung senkrecht zur Ebene 56, und der horizontalen Ausbreitung
der durch den Trichter 24 abgestrahlten Schallwellen. Der
Schlitz 46 fungiert als Punktquelle bezüglich der Flächen des
Trichters 24, die die Verteilung senkrecht zur Ebene 56
steuern, nämlich der Schallwände 58 und 60. Dementsprechend
muß die Entfernung zwischen den Wänden 48 und 52 am Schlitz 46
ausreichend klein sein, um zu ermöglichen, daß der Schlitz als
Punktquelle bezüglich der horizontalen Verteilung fungiert,
und diese Entfernung kann folglich eine Wellenlänge der höch
sten vom Trichter zu steuernden Frequenz nicht überschreiten.
Die vertikale Verteilung der durch den Trichter ausgebreiteten
Schallwellen wird durch die Wände 50 und 54 gesteuert, die die
Expansion von Schallwellen in vertikaler Richtung von einer
wirkungsvollen Punktquelle begrenzen, welche sich am
Schallhals befindet, der wiederum im Halsabschnitt 40 des
Schalltrichters 24 liegt.
Der Schallkanal 36 muß die Schlitzkonfiguration erstellen, be
vor die Hauptachse der Wellenfront länger als ungefähr zwei
Wellenlängen der höchsten von dem Trichter 24 auszubreitenden
Frequenz ist. Dieses Erfordernis bedeutet, daß die Länge des
Halses 40 wenige Zentimeter nicht übersteigen kann, wenn der
Trichter verhältnismäßig hohe Frequenzen wiedergeben soll. Des
weiteren muß die Länge des Koppelabschnittes 42 des Trichters
ausreichen, um einen Schlitz 46 mit einer im Vergleich zur
längsten auszubreitenden Wellenlänge ausreichend langen Haupt
achse zu bilden.
Die Länge der Hauptachse des Schlitzes 46 wird von denselben
Faktoren bestimmt, die die Größe der Trichteröffnung 38
definieren.
Die Fig. 9 bis 11 zeigen gemessene Schallansprechmuster
eines gemäß der voranstehenden Ausführungsform aufgebauten
Lautsprechers bei 2000 Hz. Die Fig. 9 stellt das vertikale
polare Ansprechen des an einem Punkt 68 befindlichen Laut
sprechers dar, d. h. das Ansprechen in der Ebene 56. Das
Ansprechen ist in hohem Grad gebündelt, um erhebliche Energie
an den weit entfernten Zuhörerbereich abzugeben, nämlich den
Bereich in der Nähe der Wand 16 aus Fig. 1. Fig. 10 ist eine
dreidimensionale Darstellung desselben Lautsprechers bei
derselben Frequenz, wobei der Lautsprecher an Punkt 68
innerhalb der Hülle angeordnet ist, d. h. an derselben Stelle
wie in Fig. 9. Die Fig. 11 zeigt das akustische Ansprechen
desselben Lautsprechers bei derselben Frequenz an derselben
Stelle wie der Lautsprecher 10 aus Fig. 1 und gemessen auf dem
Boden 14. Der Lautsprecher befindet sich ja in einer Höhe H
über dem Boden 14, und ist auf einen Bereich 70 auf dem Boden
gerichtet. Geschlossene Ringe 72, 74 und 76 umgeben den Ziel
bereich 70 und zeigen jeweils Bereiche an, die den Zielbereich
70 mit einem Ansprechen von mehr als jeweils -3dB, -6dB und
-9dB umgeben, wobei die Entfernung in Einheiten H gleich der
Höhe des Lautsprechers über dem Boden 14 gemessen ist.
Die Fig. 12, 13 und 14 stellen eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Soweit es sich bei den
Elementen um dieselben wie in der vorherigen Ausführungsform
handelt, bezeichnen auch dieselben Bezugszahlen diese
Elemente. Ein Lautsprecher 10A besteht aus einem Treiber 22,
und einem Schalltrichter 24A. Der Treiber 22 ist von herkömm
licher Bauart, und erzeugt einen gleichmäßigen Schalldruck pro
Flächeneinheit über eine Öffnung 28 eines Koppelflansches 26.
Ein Schalltrichter 24A wird von einer Schale 30A gebildet, die
mit einem Koppelflansch 32 mit einer kreisförmigen Öffnung 34
versehen ist. Der Koppelflansch 32 ist an einem Flansch 26 des
Treibers 22 befestigt, und die Öffnung 28 des Koppelflansches
26 des Treibers 22 paßt auf eine Öffnung 34 eines Koppel
flansches 32 des Trichters 24A, um den Treiber 22 mit dem
Trichter 24A akustisch zu koppeln. Die Schale 30A bildet einen
internen Schallausbreitungskanal 36A, der durch den Schall
trichter von einer Öffnung 34 zu einer Trichteröffnung 38A
verläuft.
Der Schallausbreitungskanal 36A verläuft durch drei akustisch
verbundene Abschnitte des Trichters 24A, nämlich einen Hals
40A, einen Koppelabschnitt 42A, und einer nach außen erwei
terten Glocke 44A. Der Querschnitt des Schallkanals 36A wird
von einem kreisförmigen Querschnitt an der Eingangsöffnung 34
in den Querschnitt eines engen Schlitzes 46A an der Grenz
fläche zwischen dem Koppelabschnitt 42A und der nach außen
konisch erweiterten Glocke 44A umgewandelt. Bei dieser Aus
führungsform der Erfindung befindet sich der Schlitz 46A im
rechten Winkel zu einer Wand 54A und parallel zu der Trich
teröffnung 38A. Von der Eingangsöffnung 34 wandelt sich der
Querschnitt des Kanals 36A über den gesamten Hals 40A
allmählich um bzw. geht über in die glatten gebogenen Flächen
der Schale 30A und wird an der Grenzfläche zwischen dem Hals
40A und dem Koppelabschnitt 42A zu einem Querschnitt, der eine
kleine Version des Schlitzes 46A ist, wie in Fig. 14
dargestellt.
Im Koppelabschnitt 42A wird die Schale 30A von Wänden 48A,
50A, 52A und 54A gebildet, die den Schallkanal 36A begrenzen.
Die Wände 50A und 54A sind rechtwinklig zu einer vertikalen
Ebene 56A des Schalltrichters angeordnet, d. h. derjenigen
Ebene, die eine Mittelachse 55A des Trichters durchquert und
die Hauptachse des Trichters bildet. Die Wände 50A und 54A
sind in gleichen Winkeln auf gegenüberliegenden Seiten der
Mittelachse 55A angeordnet, und die Wände 48A und 52A sind
ebenfalls in gleichen Winkeln auf gegenüberliegenden Seiten
der Mittelachse 55A angeordnet. Die Wände 50A und 54A sind
durch den ganzen Koppelabschnitt und den Hals 40A hindurch
flache, ebene Wände, und die Wand 54A befindet sich im rechten
Winkel zu der Trichteröffnung 38A.
Die Grenzfläche zwischen dem Hals 40A und dem Koppelabschnitt
42A ist parallel zum Koppelflansch 32 angeordnet, jedoch ist
der Schlitz 46A, der die Grenzfläche zwischen dem Koppel
abschnitt 42A und der Glocke 44A bildet, im rechten Winkel zur
Wand 54A angeordnet. Daher durchqueren Schallwellen, die durch
den Koppelabschnitt 42A des Kanals 36A ausgebreitet werden,
zunächst den Abschnitt des Schlitzes 46A in der Nähe der Wand
54A und dann den Abschnitt des Schlitzes 46A in der Nähe der
Wand 50A.
Im Koppelabschnitt 42A weisen die Wände 50A und 54A parallel
gegenüberliegende Kanten auf und die Wände 48A und 52A
verlaufen jeweils zwischen gegenüberliegenden Enden der Wände
50A und 52A, um den Abschnitt des Schallkanals durch den
Koppelabschnitt 42A zu bilden. Die Wände 48A und 52A sind in
der Nähe der Wand 54A im wesentlichen flach und im Bereich in
der Nähe der Wand 50A nach außen voneinander weg gebogen,
wobei die Wand 50A breiter ist als die Wand 54A. Als Folge
hiervon wird der Querschnitt des Schallkanals 36A zwischen der
Grenzfläche des Halses 40A und des Koppelbereiches 42A bis zur
Grenzfläche zwischen dem Koppelbereich 42A und der Glocke 44A
vertikal erweitert, horizontal jedoch bleibt der Querschnitt
in seinen Abmessungen zwischen diesen Grenzflächen konstant.
Des weiteren formen die Wände 48A, 50A, 52A und 54A den
Schallkanal 36A an der Grenzfläche zwischen dem Koppel
abschnitt 42A mit der Glocke 44A zu der Form des Schlitzes
46A, ein Schlitz, der in der Nähe der Wand 54A am engsten und
in der Nähe der Seitenwand 50A am breitesten ist. Der Koppel
abschnitt 42A erweitert den Querschnittsbereich des Schall
kanals 36A zwischen dem Hals 40A und der Glocke 44A; in jedem
dieser Querschnitte jedoch bleibt die Schallenergie pro
Flächeneinheit konstant. Da der Bereich in der Nähe der Wand
50A über den gesamten Koppelabschnitt 42A größer als der
Bereich in der Nähe der Wand 54A ist, ist auch die Schall
energie in der Nähe der Wand 50A größer als die Schallenergie
in der Nähe der Wand 52A, und dieses Verhältnis trifft auch in
dem Schlitz 46A zu. Daher bilden der Hals 40A und der Koppel
abschnitt 42A eine Vorrichtung zur Begrenzung des von dem
Treiber 22 an die Glocke 44A des Trichters übertragenen
Schalls auf ein schmales langes Band und eine Vorrichtung zur
progressiven Erhöhung der Schallenergie im Band von einem
Bandende zum anderen.
Die Wände 50A und 54A verlaufen durch die Glocke 44A des
Trichters 24A und bleiben in der Glocke 44A plan. Die Wände
48A und 52A verlaufen ebenfalls durch die Glocke 44A und diese
Wände haben jeweils Schallwände 58A und 60A, die von dem
Schlitz 46A aus verlaufen und nach außen in gleichen Winkeln
zur vertikalen Ebene 56A erweitert sind. Die Schallwände 58A
und 60A erstrecken sich rechteckig und parallel zu dem Schlitz
46A. Die Schallwände 58A und 60A ermöglichen eine Ausdehnung
der Schallwellen vom Schlitz 46A aus und steuern den hori
zontalen Winkel der Schallausbreitung. Daher sind die Schall
wände 58A und 60A in Bezug so zueinander angeordnet, daß der
erwünschte Ausbreitungswinkel erzielt wird.
Die Wände 48A und 52A haben auch jeweils flache zweite Schall
wände 62A und 64A, die von den Kanten der ersten Schallwände
58A und 60A zur Öffnung 38A des Trichters 24A verlaufen. Die
zweiten Schallwände 62A und 64A weichen auch von der verti
kalen Ebene 56A des Trichters 24A in gleichen Winkeln ab,
jedoch sind diese Winkel weitaus größer als die der ersten
Schallwände 58A und 60A, um eine gleichmäßige Ausgangsleistung
über den Frequenzbereich des Lautsprechers zu ermöglichen.
Eine rechteckige Verstärkungskrempe 66A verläuft um die Trich
teröffnung 38A herum im rechten Winkel zu der Wand 54A, und
die Wände 48A, 50A, 52A und 54A laufen in dieser Krempe 66A
aus.
In der Ausführungsform der Fig. 12 bis 14 bildet der
Schlitz 46A eine Punktquelle für die horizontale Ausbreitung
der durch den Trichter 24A verteilten Schallwellen, und der
Schallhals in dem Hals 40A des Trichters bildet eine wirkungs
volle Punktquelle zur vertikalen Ausbreitung von Schallwellen,
die durch den Trichter 24A verbreitet werden. Diese Ausfüh
rungsform bietet die Vorteile, daß sich ein längerer Weg zur
Steuerung desjenigen Abschnittes der Schallwelle, der den
breiteren Abschnitt des Schlitzes 46A im Koppelabschnitt 42A
passiert, als der engere Abschnitt der Schallwelle ergibt, und
stellt eine praktische Konfiguration zur Ausrichtung des
Lautsprechers 10 auf den Zuhörerbereich dar.
Die Fig. 15 bis 17 zeigen einen Lautsprecher 10B, der eine
weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Soweit es sich um dieselben Elemente wie in der vorhergegan
genen Ausführungsform handelt, bezeichnen auch dieselben
Bezugsziffern diese Elemente. Ein Lautsprecher 10B besteht aus
einem Treiber 22 und einem Schalltrichter 24B. Der Treiber ist
von herkömmlicher Bauart und erzeugt einen gleichmäßigen
Schalldruck pro Bereichseinheit über der Öffnung 28 eines
Koppelflansches 26.
Ein Trichter 24B wird von einer Schale 30B gebildet, die mit
einem Koppelflansch 32 mit einer kreisförmigen Öffnung 34
versehen ist. Der Koppelflansch 32 ist an dem Flansch 26 des
Treibers 22 befestigt, und die Öffnung 28 des Koppelflansches
26 des Treibers 22 paßt auf die Öffnung 34 des Koppelflansches 32
des Trichters 24B, um den Treiber 22 mit dem Trichter 24B
akustisch zu koppeln. Die Schale 30B bildet einen internen
Schallausbreitungskanal 36B, der durch den Schalltrichter von
der Öffnung 34 zu einer Trichteröffnung 38B verläuft.
Der Schallausbreitungskanal 36B verläuft durch drei akustisch
verbundene Bereiche des Trichters 24B, nämlich einen Hals 40B,
einen Koppelabschnitt 42B, und eine nach außen erweiterte
Glocke 44B. Der Querschnitt des Schallkanals 36B wird von
einem kreisförmigen Querschnitt an der Eingangsöffnung 34 in
den Querschnitt eines engen Schlitzes 46B auf der Grenzfläche
zwischen dem Koppelabschnitt 42B und der nach außen erweiter
ten Glocke 44B umgewandelt. Von der Eingangsöffnung 34 wandelt
sich der Querschnitt des Kanals 36B durch den gesamten Hals
40B allmählich um bzw. geht über in die glatten gekrümmten
Flächen der Schale 30B und wird zu einem Querschnitt an der
Grenzfläche zwischen Hals 40B und Koppelabschnitt 42B, der
eine kleine Version des Schlitzes 46B ist, wie es in Fig. 16
dargestellt ist.
Im Koppelabschnitt 42B wird die Schale 30B von Wänden 48B,
50B, 52B und 54B gebildet, die den Schallkanal 36B begrenzen.
Die Wände 50B und 54B sind rechtwinklig zu der vertikalen
Ebene 56B des Schalltrichters angeordnet, d. h. derjenigen
Ebene, die eine Mittelachse 55B des Trichters durchquert und
die Hauptachse des Trichters bildet. Die Wände 50B und 54B
sind in gleichen Winkeln auf gegenüberliegenden Seiten der
Mittelachse 55B angeordnet, und die Wände 48B und 52B sind
ebenfalls in gleichen Winkeln auf gegenüberliegenden Seiten
der Mittelachse 55B angeordnet. Die Wände 50B und 54B sind
durch den ganzen Hals 40A, den Koppelabschnitt 42B und die
Glocke 44B hindurch flache, ebene Wände.
Die Grenzfläche zwischen dem Hals 40B und dem Koppelabschnitt
42B und der Schlitz 46B sind parallel zum Koppelflansch 32
angeordnet. Die Wände 50B und 54B sind durch den gesamten
Schalltrichter 24B flach, und im Koppelabschnitt 42B haben die
Wände 50B und 54B parallel gegenüberliegende Kanten gleicher
Breite. Die Wände 48B und 52B verlaufen parallel zueinander
jeweils zwischen gegenüberliegenden Enden der Wände 50B und
52B, um den Abschnitt des Schallkanals durch den Koppel
abschnitt 42B hindurch zu bilden. Als Folge hiervon wird der
Querschnitt des Schallkanals 36B zwischen der Grenzfläche des
Halses 40B und des Koppelbereiches 42B bis zur Grenzfläche
zwischen dem Koppelbereich 42B und der Glocke 44B vertikal
erweitert, horizontal jedoch bleibt der Querschnitt in seinen
Abmessungen zwischen diesen Grenzflächen konstant. Des weite
ren formen die Wände 48B, 50B, 52B und 54B den Schallkanal 36B
am Schlitz 46B.
Eine Vielzahl flacher Rippen 78, 80 und 82 sind senkrecht zu
den Wänden 48B und 52B angeordnet, und die Rippen verlaufen
von der Grenzfläche zwischen dem Hals 40B und dem Koppel
abschnitt 42B zum Schlitz 46B. Die Rippen 78, 80 und 82
unterteilen den Schallkanal 36B an der Grenzfläche zwischen
Hals 40B und Koppelabschnitt 42B in gleiche Flächenabschnitte,
und da die Schallenergie pro Flächeneinheit bei dieser
Grenzfläche dieselbe ist, erhält jeder der Wege zwischen den
Rippen dieselbe Schallenergie von dem Hals 40B. In dem
besonderen dargestellten Aufbau gibt es drei Rippen 78, 80 und
82, die den Schallkanal 38B in vier Schallwege 84, 86, 88 und
90 unterteilen, jedoch lassen sich auch mehr bzw. weniger
Rippen zur Unterteilung des Schallkanals 38B in mehr bzw.
weniger Schallwege einsetzen.
Die vier Schallwege 84, 86, 88 und 90 liefern gleiche
Schallenergie an den Schlitz 46B an der Grenzfläche zwischen
dem Koppelabschnitt 42B und der Glocke 44B; die Rippen sind
jedoch so angeordnet, daß sie diese Energie über verschiedene
Bereiche 92, 94, 96 und 98 liefern. Der Bereich 92 ist der
kleinste, und daher verläuft die größte Schallenergie pro
Flächeneinheit durch diesen Abschnitt des Schlitzes 46B. Die
Bereiche 94, 96 und 98 werden jeweils fortlaufend größer, und
entsprechend wird die durch diese Abschnitte des Schlitzes 46B
hindurch verlaufende Schallenergie progressiv geringer. Daher
bilden der Hals 40B und der Koppelabschnitt 42B eine weitere
Vorrichtung zur Begrenzung des von dem Treiber 22 an die
Glocke 44B des Trichters übertragenen Schalls zu einem schma
len langen Band, und eine Vorrichtung zur progressiven Erhö
hung der Schallenergie im Band von einem Bandende zum anderen.
Die Wände 50B und 54B verlaufen durch die Glocke 44B des
Trichters 24B und bleiben in der Glocke 44B eben. Die Wände
48B und 52B verlaufen ebenfalls durch die Glocke 44B und diese
Wände haben jeweils Schallwände 58B und 60B, die von dem
Schlitz 46B aus verlaufen und in gleichem Winkel zur verti
kalen Ebene 56B nach außen streben. Die Schallwände 58B und
60B erstrecken sich rechtwinklig und parallel zu dem Schlitz
46B. Die Schallwände 58B und 60B ermöglichen eine Ausbreitung
der Schallwellen vom Schlitz 46B aus und steuern den hori
zontalen Winkel der Schallausbreitung. Daher sind die Schall
wände 58B und 60B in Bezug zueinander so angeordnet, daß der
erwünschte Ausbreitungswinkel erzielt wird.
Die Wände 48B und 52B haben auch jeweils flache zweite
Schallwände 62B und 64B, die von den Kanten der ersten
Schallwände 58B und 60B zur Öffnung 38B des Trichters 24B
verlaufen. Die zweiten Schallwände 62B und 64B divergieren
ebenfalls von der vertikalen Ebene 56B des Trichters 24B in
gleichen Winkeln, jedoch sind diese Winkel weitaus größer als
die der ersten Schallwände 58B und 60B, um eine gleichmäßige
Ausgangsleistung über den ganzen Frequenzbereich des Laut
sprechers zu ermöglichen. Eine rechteckige Verstärkungskrempe
66B verläuft um die Öffnung 38B herum im rechten Winkel zu der
Wand 54B, und die Wände 48B, 50B, 52B und 54B enden in der
Krempe 66B. Wie bei der Ausführungsform der Fig. 12 bis 14
bildet der Schlitz 46B eine Punktquelle für die horizontale
Ausbreitung der durch den Trichter 24B abgestrahlten Schall
wellen, und der Schallhals in dem Hals 40B des Trichters
bildet eine wirkungsvolle Punktquelle zur vertikalen Aus
breitung der von dem Trichter 24B abgestrahlten Schallwellen.
In den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der
horizontale Ausbreitungswinkel durch die ersten Schallwände
der Glocke gesteuert, die in der ersten Ausführungsform die
Bezugsziffern 58 und 60 tragen. Da diese ersten Schallwände
flach sind, ist der horizontale Ausbreitungswinkel über die
Länge des Schlitzes 46 derselbe. Die sich vom Trichter aus
breitenden Schallwellen können jedoch unter den Bedingungen,
wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, einem recht
winkligen Zuhörerbereich so angepaßt werden, daß sie fast mit
diesem übereinstimmen, wenn der Winkel zwischen den ersten
Schallwänden nicht so nahe bei dem Abschnitt des Schlitzes
liegt, der die maximale Schallenergie pro Flächeneinheit
ausbreitet. Die Ausführungsform gemäß Fig. 18 erfüllt diese
Aufgabe und stellt eine Verbesserung der ersten Ausführungs
form dar; es versteht sich jedoch, daß die Lehren dieser
Verbesserung gleichfalls auf die anderen dargestellten
Ausführungsformen anwendbar sind.
Die Fig. 18 zeigt einen Lautsprecher 10C, bei dem Treiber,
und Hals und Koppelabschnitte des Trichters, 24C, mit denen in
den Fig. 3 bis 8 der ersten Ausführungsform identisch sind,
und diese Elemente sind daher nicht weiter dargestellt. Der
Lautsprecher aus Fig. 18 jedoch unterscheidet sich von der
ersten Ausführungsform in dem Aufbau des Abschnittes des
Trichters 24C, der als Glocke bezeichnet und mit der
Bezugsziffer 44C gekennzeichnet ist.
Der Trichter 24C weist einen Schlitz 46 auf, durch den Schall
wellen in die Glocke 44C geleitet werden. Ein Schlitz 46C wird
von Wänden 48 und 52 einer Schale in einen Koppelabschnitt 42
des Trichters 24C gebildet, und der Schlitz verläuft zwischen
Wänden 50 und 54 einer Schale 30. Der Schlitz 46C ist an einem
Ende 100 breiter als an einem anderen Ende 102, und dement
sprechend ist die Schallenergie pro Flächeneinheit am Ende 100
höher als die am Ende 102. Des weiteren nimmt der Schlitz 46
progressiv an Fläche pro Längeneinheit von seinem Ende 102 zu
seinem Ende 100 zu.
Der Trichter 24C hat ein Paar erster Schallwände 58C und 60C,
die in gleichen Winkeln von einer Mittelebene 56 des Trichters
24C divergieren, wobei sich die Schallwände 58C und 60C auf
gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes 46C befinden. Die
ersten Schallwände 58C und 60C verlaufen von dem Schlitz 46C
aus bis zu einem Paar zweiter Schallwände 62C und 64C, die
zwischen den Wänden 50 und 54 bis zu einer Verstärkungskrempe
66C verlaufen. Die ersten Schallwände 58C und 60C und die
zweiten Schallwände 62C und 64C sind auf gegenüberliegenden
Seiten der Mittelebene 56 des Trichters 24C symmetrisch
angeordnet.
Bei Schallabstrahlung von einem Ende und nach unten auf einen
rechteckigen Zuhörerbereich ist der horizontale Ablenkungs
winkel für das entfernte Ende des Zuhörersaales weitaus
kleiner als für das in der Nähe befindliche Ende des Zuhö
rersaales. Das unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ange
gebene Beispiel beträgt 38 Grad für das entfernte Ende des
Zuhörersaales und 70 Grad für das nahe Ende des Zuhörersaales.
In Fig. 18 sind die ersten Schallwände 58C und 60C so ge
formt, daß sie einen kleinsten Winkel für die Mittelebene 56
am Ende 100 und den größten Winkel für die Mittelebene 56 am
Ende 102 ergeben, und den Winkel zur Mittelebene 56 für Ab
schnitte der ersten Schallwände 58C und 60C von dem Ende 102
zum Ende 100 progressiv erhöhen. Bei diesem Aufbau kann die
von dem einen Ende und über einem rechteckigen Zuhörersaal
ausgebreitete Schallwelle ein Muster auf dem Boden des Zu
hörersaales erzeugen, das im wesentlichen dem rechteckigen
Zuhörerbereich entspricht.
Die vom Schlitz 46C zu jeweils den zweiten Schallwänden 62C
und 64C gemessene Breite der ersten Schallwände 58C und 60C
ist konstant und dieselbe wie in der Ausführungsform der
Fig. 3 bis 8. Die zweiten Schallwände 62C und 64C sind
rechteckige flache Teile und daher ist der Trichter 24C am
Ende 100 des Schlitzes enger als am Schlitzende 102, was eine
stumpfe Trichteröffnung 38C und Krempe 66C ergibt. Die Breite
der ersten Schallwände sollte unter diesen Umständen möglichst
lang sein, um die Schallverteilung auf eine Frequenz zu
steuern, die so niedrig wie jeweils gewünscht sein kann, und
zumindest ein Viertel Wellenlänge bei der geringsten von dem
Trichter zu steuernden Wellenlänge betragen.
Der Fachmann auf diesem Gebiet wird viele weitere Vorteile der
vorliegenden Erfindung erkennen und an viele andere Ver- und
Anwendungen zusätzlich zu den hierin offenbarten für die vor
liegende Erfindung denken. Beispielsweise kann ein Zuhörer
bereich als zwei aneinandergrenzende Zuhörerbereiche aufgefaßt
werden, und dieser Bereich kann von zwei gemäß der vorlie
genden Erfindung aufgebauten Lautsprechern Rücken an Rücken
in zentraler Anordnung zu dem Bereich erfaßt werden. Des
weiteren kann ein derartiger Zuhörerbereich von zwei
erfindungsgemäß gebauten Trichtern erfaßt werden, die von
einem gemeinsamen Treiber betrieben werden, entweder mittels
eines gegabelten Kopplers oder unmittelbar durch das Wandel
organ des Treibers. Daher soll der Umfang der vorliegenden
Erfindung nicht durch die voranstehenden Angaben begrenzt
sein, sondern lediglich durch die nachstehenden
Ansprüche.
Claims (20)
1. Trichterlautsprecher zur Schallabstrahlung auf einen Bereich aus
einer Position über diesem Bereich, umfassend einen Wandler
mit einem Schallausgangsort, wobei der Wandler
eine gleichmäßige Verteilung von Schallenergie über den
Ausgangsort durch einen Frequenzbereich des Lautsprechers
bewirkt, und einen Schalltrichter mit Wänden, die einen
Schallweg definieren, der zwischen einer Schalleinlaß-
Öffnung und einer Trichteröffnung verläuft, wobei die
Schalleinlaßöffnung des Schalltrichters akustisch mit dem
Ausgangsort des Wandlers gekoppelt ist, wobei dadurch gekennzeichnet, daß
der Schalltrichter einen Koppelabschnitt
umfaßt, welcher sich von der Einlaßöffnung zu einer
Übergangsfläche erstreckt, und einen nach außen strebend
erweiterten Abschnitt, der von der Übergangsfläche zu
der Trichteröffnung verläuft, wobei Abschnitte der Wände
des Trichters einen Schlitz bilden,
der über den Schallweg an der Grenzfläche zwischen dem
Koppelabschnitt und dem nach außen erweiterten Abschnitt
mit wesentlich kleinerem Querschnitt
als der Trichteröffnung verläuft und mit
einer Mittellängsachse und gegenüberliegenden Enden auf
der Längsachse, wobei die Wände des Trichters einen glatten
Übergang zwischen der Einlaßöffnung des Trichters und
dem Schlitz ergeben, d.g.d. der Trichter (24) eine Vorrichtung
zur Steuerung der Schallenergie entlang der Längsachse
des Schlitzes (46, 46B) aufweist, wobei die abgestrahlte Schallenergie pro
Flächeneinheit an einem ersten Abschnitt des Schlitzes (46, 46B) am
geringsten ist und an einem zweiten Abschnitt des Schlitzes
(46, 46B) am größten ist und die Schallenergie zwischen dem
ersten und dem zweiten Abschnitt des Schlitzes (46, 46B) progressiv
ansteigt.
2. Trichterlautsprecher
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschnitte der Wände (48, 50, 52, 54) des Trichters (24), die den
Schlitz (46) bilden, die Vorrichtung zur Steuerung der Schallenergie
entlang der Längsachse des Schlitzes (46) darstellen
und die Breite des Schlitzes (46) senkrecht zur Längsachse des
Schlitzes entlang einer Länge des Schlitzes (46) variiert, wobei
der Schlitz in der Nähe seines ersten Abschnittes (54) eine
minimale Breite aufweist, welche von dem ersten Abschnitt
aus auf eine maximale Breite in der Nähe seines
zweiten Abschnittes (50) ansteigt.
3. Trichterlautsprecher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einlaßöffnung (34) des Schalltrichters (24) kreisförmig
ist und der Koppelabschnitt (42) des Trichters (24) einen
ersten Bereich mit vier flachen, sich von dem Schlitz (46)
erstreckenden Wänden (48, 50, 52, 54) und einem zweiten Bereich (40), der zwischen
dem ersten Bereich (42) und der Einlaßöffnung (34) verläuft,
aufweist, wobei der zweite Bereich (40) einen akustischen
Übergang für den Schallweg zwischen den vier flachen
Wänden (48, 50, 52, 54) und der kreisförmigen Einlaßöffnung (34) bildet.
4. Trichterlautsprecher
nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Abschnitt des Schlitzes (46) an einem Ende des
Schlitzes (46) und der zweite Abschnitt des Schlitzes (46) am
anderen Ende des Schlitzes (46) vorgesehen ist, die Länge der
ersten und zweiten Abschnitte auf der Längsachse des
Schlitzes (46) gemessen jeweils gleich ist, und die Fläche des
ersten Abschnittes ungefähr ein Sechstel der Fläche des
zweiten Abschnittes des Schlitzes (46) beträgt.
5. Trichterlautsprecher
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der nach außen strebend erweiterte Abschnitt (44) des
Schalltrichters (24) einen ersten Bereich hat, der von dem
Schlitz (46) aus verläuft, und einen zweiten Bereich, der von
dem ersten Bereich zur Öffnung (38) des Trichters (24) verläuft,
wobei der zweite Bereich eine Glocke ist, die nach außen
von dem ersten Bereich weg strebend erweitert ist, wobei
der Erweiterungsgrad erheblich stärker ist als der Erweiterungsgrad
eines jeden Abschnittes des ersten Bereiches
des nach außen erweiterten Abschnittes (44) des Trichters
(24).
6. Trichterlautsprecher nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung des Schalltrichters rechtwinklig ist.
7. Trichterlautsprecher
nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (38) des Trichters (24) zwei parallele Kanten (50, 54) hat,
die zur Mittelachse des Schlitzes (46) senkrecht verlaufen,
wobei eine (54) dieser Kanten (50, 54) in der Nähe eines Endes des
Schlitzes (46) angeordnet ist und kürzer ist als die andere (50)
der Kanten am anderen Ende des Schlitzes (46).
8. Schalltrichter für einen Trichterlautsprecher nach einem
der vorausgehenden Ansprüche
gekennzeichnet durch Wände (48, 50, 52, 54), die einen Schallweg (36)
definieren, welcher zwischen einer Schalleinlaßöffnung (34)
und einer Trichteröffnung (38) verläuft, wobei die Schalleinlaßöffnung
(34) des Schalltrichters (24) zur akustischen Kopplung
mit einem Wandler (22) ausgelegt ist, wobei der Schalltrichter
(24) einen Koppelabschnitt (42) umfaßt, der von der Einlaßöffnung
(34) zu einer Übergangsfläche (47) verläuft, und einen nach
außen erweiterten Abschnitt (44), der von der Übergangsfläche zur
Trichteröffnung (38) verläuft, wobei Abschnitte der Wände (48, 50, 52, 54) des
Schalltrichters (24) einen Schlitz (46) bilden,
der über den Schallweg (36) an der Übergangsfläche zwischen
dem Koppelabschnitt (42) und dem nach außen erweiterten Abschnitt
(44) von wesentlich geringerem Querschnitt als
die Trichteröffnung (38) verläuft, wobei dieser Schlitz (46) eine
mittlere Längsachse sowie gegenüberliegende Enden auf der
Längsachse aufweist, wobei diese Wände (48, 50, 52, 54) des Schalltrichters
(24) einen glatten Übergang zwischen der Einlaßöffnung (34)
des Trichters (24) und dem Schlitz (46) bewirken, und der Trichter (24)
eine Vorrichtung zur Steuerung der Schallenergie entlang
der Längsachse des Schlitzes (46) aufweist, wobei die Schallenergie
pro Flächeneinheit an einem Ende des Schlitzes (46) am
geringsten ist und zu dem anderen Ende des Schlitzes (46) hin
progressiv ansteigt.
9. Schalltrichter nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschnitte der Wände (48, 50, 52, 54) des Trichters (24), welche den
Schlitz (46) bilden, die Vorrichtung zur Steuerung der Schallenergie
entlang der Längsachse des Schlitzes (46) darstellen
und der Schlitz (46) in der Nähe seines einen Endes (54) eine minimale
Breite hat und diese von dem einen Ende auf eine
maximale Breite bei dem anderen Schlitzende (50) ansteigt,
wobei die Abschnitte der Wände (48, 50, 52, 54) des Trichters (24)
den Schlitz (46)
definieren.
10. Schalltrichter nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einlaßöffnung (34) des Trichters (24) kreisförmig
ist und der Koppelabschnitt (42) des Trichters (24) einen ersten
Bereich mit vier flachen Wänden (48, 50, 52, 54) aufweist, der von dem
Schlitz (46) aus verläuft, sowie einen zweiten Bereich (40), der
zwischen dem ersten Bereich (42) und der Einlaßöffnung (34)
verläuft, wobei der zweite Abschnitt (40) einen akustischen
Übergang für den Schallweg (36) zwischen den vier flachen
Wänden (48, 50, 52, 54) und der kreisförmigen Einlaßöffnung (34) bildet.
11. Schalltrichter nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Fläche eines ersten Abschnitts des Schlitzes (46),
die von einem seiner Enden über eine gegebene Strecke
verläuft, ungefähr ein Sechstel der Fläche eines zweiten
Abschnittes des Schlitzes (46) beträgt, der von dem anderen
Ende des Schlitzes (46) über die gegebene Strecke verläuft.
12. Schalltrichter nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der nach außen erweiterte Abschnitt (44) des Schalltrichters
(24) einen ersten Bereich (58, 60) aufweist, der von dem Schlitz (46)
aus verläuft, und einen zweiten Bereich (62, 64), der von dem
ersten Bereich (58, 60) zur Öffnung (38) einer Glocke verläuft,
die sich nach außen von
dem ersten Bereich (58, 60) weg mit einem Erweiterungsgrad
erweitert, welcher größer ist als der Erweiterungsgrad
des Abschnittes des ersten Bereiches (58, 60) des nach außen
strebend erweiterten Abschnittes (44) des Schalltrichters (24).
13. Schalltrichter nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (38) der Glocke des Trichters (24) rechteckig ist.
14. Schalltrichter nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (38) des Schalltrichters (24) zwei parallele Kanten (100, 102)
hat, die zur Mittelachse des Schlitzes (46) senkrecht
verlaufen, wobei eine (102) der zwei Kanten in der Nähe des
einen Endes des Schlitzes (46) angeordnet ist und kürzer ist
als die andere (100) der Kanten am anderen Ende des Schlitzes (46).
15. Trichterlautsprecher
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zur Steuerung der Schallenergie entlang
der Längsachse des Schlitzes (46B) eine Unterteilung des
Schallkanals (36B) zwischen dem Hals (40B) des Schalltrichters (24B) und
dessen Schlitz (46B) in eine Vielzahl von Schallwegen (84, 86, 88, 90) vorgesehen
ist, wobei ein jeder Schallweg (84, 86, 88, 90) einen Einlaß an dem
Hals (40B) und einen Auslaß an dem Schlitz (46B) hat, wobei die
Schallauslässe der Schallwege (84, 86, 88, 90) die Fläche des Schlitzes (46B) bezüglich
der Schallwege (84, 86, 88, 90) in andere Abschnitte unterteilen als
die Schalleinlässe die Fläche des Schallkanals (36B) an der
Grenzfläche zwischen dem Hals (40B) und dem Koppelabschnitt (42B)
bezüglich der Schallwege (84, 86, 88, 90) unterteilen.
16. Trichterlautsprecher
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Steuerung der Schallenergie entlang der Längsachse
des Schlitzes (46B) eine Vielzahl von Rippen (78, 80, 82) vorgesehen
sind, die zwischen dem Hals (40B) und dem Schlitz (46B) verlaufen,
wobei die Rippen (78, 80, 82) den Schallkanal (36B) in eine Vielzahl von Schallwegen
(84, 86, 88, 90) unterteilen, die Einlässe von gleicher Fläche und
Auslässe unterschiedlicher Fläche haben.
17. Trichterlautsprecher nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auslässe der Schallwege (84, 86, 88, 90) in einer Reihe entlang
der Schlitzachse (56B) angeordnet sind, wobei die Fläche der
Auslässe (92, 94, 96, 98) von einem Ende der Reihe zum anderen Ende der
Reihe progressiv ansteigt.
18. Trichterlautsprecher nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schallkanal (36) zwischen zwei gegenüberliegenden
Wänden (50, 54) begrenzt ist, und der Schlitz (46) rechtwinklig zu
einer der Wände (50, 54) verläuft.
19. Trichterlautsprecher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der nach außen erweiterte Abschnitt (44) ein Paar Schallwände
(48, 52) umfaßt, die symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten
des Schlitzes (46) angeordnet sind, wobei der Abschnitt
der Schallwände, der sich dem anderen Abschnitt des
Schlitzes (46) gegenüber befindet, in einem kleineren
Winkel
verläuft als der Winkel zwischen dem Abschnitt der
Schallwände, die dem einen Abschnitt des Schlitzes (46)
gegenüberliegen.
20. Trichterlautsprecher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schalltrichter (24) mit einer Vorrichtung zur Abstrahlung
eines Schallmusters von einem Schlitz (46) versehen ist,
worin der Schall von dem ersten Abschnitt des Schlitzes (46)
abgestrahlt wird, bei dem die Schallenergie pro Flächeneinheit
am geringsten ist bei einem größeren Winkel als
einem Abstrahlungswinkel von dem zweiten Abschnitt des
Schlitzes (46), bei dem die Schallenergie pro Flächeneinheit
am größten ist, und der Abstrahlungswinkel von dem
zweiten Abschnitt des Schlitzes (46) zu dem ersten Abschnitt
des Schlitzes progressiv zunimmt.
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