JP2000502524A - 音響リフレクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 音響リフレクタを開示するが、このリフレクタを、楕円（１２）の一方の焦点（Ｆ₁）を通る線（Ｌ）に関して約１８０゜回転した楕円によって得られる表面から形成し、回転軸線（Ｌ）を主軸線（Ａ）と鋭角（α）で交差させる。回転軸線（Ｌ）上の焦点（Ｆ₁）に配置された変換器（３０）は、付勢した場合には、音波を発生し、この音波は表面（１０）から反射され、楕円の第２の焦点のアークを通過する。

Description

【発明の詳細な説明】 音響リフレクタ 本発明は、音響リフレクタに関するものであり、特には、変換器に結合した場 合に、歪みが殆どないか或いはないように、広範囲なスペクトルの周波数に亘っ て音を広範囲に分散できるリフレクタに関するものである。 直接空気に放射する音響変換器には、数個の根本的な設計に関する問題がある 。最も重要な問題は、これらの音響変換器が全ての周波数の音波を全方向に等し く放射しないことである。この音の分散が不規則であるという問題を解決する為 の試みには、複数の変換器と拡散リフレクタとを利用した層状のアレイが含まれ る。層状のアレイによって、一方向のコヒーレンスを他方向の層コヒーレンスの 損失に対して順番に維持する。拡散リフレクタの場合には、音波を幅広く分散さ せる機能によって全層のコヒーレンスが失なわれる。 もう一つの問題は、このような変換器用の装着プレート即ちバッフルによって 、破壊的な干渉パターン及び変換器出力の歪みを引き起こす反射が生じる恐れが あることである。変換器のとその装着表面の間の干渉効果の問題を解決する試み としては、変換器に結合したホーンを用いると共に、干渉パターンが殆ど生ずる ことなく変換器を空気に結合するように装着面を形状形成することが用いられて いる。このホーンにより、この目的は広範囲に亘る分散を犠牲にして達成される 。輪郭が描かれた装着表面は干渉効果を低下させるが分散を改良することはない 。 一つの解決策では、放物線或いは放物面の焦点に配置され且つ放物面に向かっ て指向された変換器を含ませ、これにより平行な反射音波が得られる。このよう にして、変換器が楕円の焦点に配置される場合には、楕円の内側表面で反射され た音波は、楕円のもう一つの焦点に向かって指向される。 楕円形状のリフレクタの実施例は、１９８６年１２月１６日にフェラーリに与 えられた米国特許明細書第４６２９０３０号において開示されている。フェラー リの特許においては、単一の焦点を共有する２つの楕円形状が開示されている。 この２つの楕円形状は、実際には、一般的なトロイド形状を形成する回転面であ る。この場合にはこのリフレクタは一般的なトロイド形状の半分である。好適に 位置決めされた変換器は、半楕円形状の他の焦点に配置される。しかしながら、 フェラーリの特許においては、トロイド形状の一方の側にある変換器からの反射 波の不所望な干渉がトロイドの第２の側から反射するのを回避する為にはバッフ ルを使用することが必要である。更には、フェラーリの特許に記載されているよ うなバッフリングにより、更なる歪みを誘因する共振空洞が生じてしまう。従っ て、周波数に対して本質的には不変のバンドを必要とする場合、フェラーリの特 許は自身の目的を遂行する為にリフレクタをバッフリングすることにより相当の 出力パワーを失うに違いなく、実際には音波干渉により忠実度が失われる。 本発明の目的は、単一の楕円により成る回転面を基とする幾何学的な形状を提 供することにあり、これにより以前の装置の欠陥を克服し、全周波数範囲に亘っ て比較的均一なレスポンスを達成する。 本発明の更にもう一つの目的は、出力信号に対する音波干渉を克服する為にバ ッフリングを必要としない音響リフレクタを提供することにある。 本発明の更にもう一つの目的は、リフレクタに対して何処に位置していても、 全反射エネルギーがユーザに向かって指向される、高効率の音響反射面を提供す ることにある。 本発明は、楕円の焦点の一つを通る線Ｌに関して約１８０°に亘って楕円を回 転させて得られる回転面によって形成された音響リフレクタを含むものである。 この線Ｌが、楕円の主軸線と鋭角に交差すると共に、線Ｌは点Ｐで楕円と交差す る。回転表面は平面Ｔによって一端で境界を成し、線Ｌに対して垂直である。こ の表面は第２表面Ｓによってその他端で境界を成し、点Ｒで線Ｌに対しても垂直 である。この点Ｒは線Ｌ上の一方の焦点から延在し且つ点Ｐを通る線Ｌと一致す る光線上に存在する。この点Ｒは楕円の外側にある。この表面は平面Ｔに対して 垂直な平面Ｓによりその両側で境界を成す。 図面の簡単な説明 図１は、反射表面の斜視図であり、 図２は、反射表面の側面図であり、 図３は、反射表面の前面図であり、 図４は、反射表面の頂上図である。 図２Ａは、図４の線２Ａ−２Ａで切って見て楕円の出現を示した反射表面の断 面図である。 図２Ｂは、出現した楕円の焦点の一つに配置した変換器を含む、図２Ａに示し たものと同じ断面図である。 図５は、反射表面と生じた楕円との関係を線図的に示したものである。 図６は、ある周波数範囲に亘って反射表面のレスポンスをデシベルで示したグ ラフである。 図７は、図５の変形例を示した他の実施例である。 好適な実施例の詳細な説明 図１には、反射表面１０を示した。反射表面１０を、図２Ａ及び図５に最も良 好に記載されているように形成する。楕円１２を、楕円の一方の焦点Ｆ₁を通る 線Ｌが楕円１２の主軸Ａと角度αで交差するように配置する。この線Ｌは、点Ｐ で楕円１２の境界線と交差する。焦点Ｆ₁から線Ｌと完全に一致して延在する光 線Ｍを、点Ｐを介して楕円の外方に少なくとも点Ｒまで到達させる。図５によれ ば、楕円１２を線Ｌに関してほぼ１８０゜回転させる。このような回転によって 回転面１０を形成する。この面１０を、線Ｌに垂直で焦点Ｆ₁又はその付近で線 Ｌと交差する平面Ｔにより更に規定する。線Ｌに垂直で点Ｒで線Ｌと交差する第 ２平面Ｂにより面１０の下側境界を形成する。面１０の両側を、平面Ｔに垂直で 線Ｌから外側に一方向に延在する平面Ｓ₁により決定する。この平面Ｓ₁は、図５ のアーク１６と１８とを交差させることにより規定されるようにこの面の一方の 側を形成する。第２の表面Ｓ₂は、通常は平面Ｓ₁から反対の方向に線Ｌから外側 に向けて延在し、楕円曲線２０と２２とを交差させることにより規定される第２ の側を形成する。 この表面は、以下のように規定し得る。 図１を参照するに、立体形状５０は一方の側に面１０を有する。点Ｐの上方の 面１０は楕円１２を回転することにより形成される楕円トロイドの内面となり、 点Ｐの下側の面１０は楕円１２を回転することにより形成されるトロイドの内面 となる。 この立体形状面５０は、平面Ｔ、平坦な基部Ｂ’及び背面５２により規定され た頂部をも有する。一対の側方パネルＳ₁及びＳ₂は前側面の残部を規定する。一 対の側方壁５４及び５６は、側方パネルＳ₁及びＳ₂を、各々背表面５２に連結す る。 平面Ｔと回転表面との交点を円形曲線２４により規定するとともに、平面Ｂと 回転表面との交点を平面Ｂ内の円形アーク２５により規定する。曲線２０及びそ の延長上の曲線１８が、楕円のセグメントを形成し、曲線１６及び２２が楕円の セグメントを形成する。楕円の部分を形成することが判明した。平面Ｓ₁及びＳ₂ を単一の平面とすることができ、これによって回転面を形成する楕円が１８０゜ だけ回転することを示す。このようにして、角度βで交差する平面Ｓ₁及びＳ₂は 、１８０゜よりも幾分小さい角か或いは１８０゜よりも幾分大きな角度で交差す ることができる。この角βは、反射面の動作を低下させることなくほぼ１４０゜ から２２０゜まで変化できることが判明した。 図２Ａによれば、回転面を基とする楕円１２は、好適には、長軸Ａが線Ｌに対 して４０゜を成し、即ち、角αがほぼ４０゜に等しくなるように配向する。この 角は、角αが大きくなるにつれて反射音の分散が大きくなるように、垂直面内で の分散を通常は制御する。この楕円を、端軸Ｂに対する長軸Ａの比が１．５：１ となるようにも形成する。この比は、このリフレクタの特性を劣化させることな く約１．２５：１から約３．００：１まで変化することができる。 図２Ｂによれば、いかなる好適な装置の形態とすることもできる変換器３０は 、その方向がほぼ楕円に向くように焦点Ｆ₁に配置する。楕円の面に対して変換 器の角度を変えることにより、垂直方向のレスポンスが変化する。この際、変換 器３０から放出する音波は、図２Ｂに最も良好に示したように、面１０で反射し 、楕円の第２の焦点Ｆ₂を通過する。明らかなように、第２の焦点Ｆ₂を介して反 射して戻る音波は、Ｆ₂のアークで収束し、次にこれらの点からほぼ均一に外側 に向かって発散する。図２に示したように、反射表面１０の特性は、反射した音 波が図２Ｂに示した構造の角度指向によって幅広く分散することである（図２Ｂ に示した構造は、変換器３０が図示されたように配置できるような付加的な拡が り部分３６を有する。）。 或いは又、焦点Ｆ₁が同じであるが、短軸に対する長軸の比が異なる第２の楕 円１２’を存在させることができる。この楕円は同じ第２の焦点Ｆ₂を有するこ ともでき、或いはそうでない場合もあり得る。それ故に、この点Ｐより上方の部 分は、図１により明らかなように、点Ｐの下方の部分とは異なる。図７に示した 更にもう一つの条件において、図１に示したようなアーク２０及び１６は、点Ｐ よりも上方の凹形部分が点Ｐの下方の角β’よりも大きな角β″を有するように Ｓ₁及びＳ₂以外の平面Ｓ₁’及びＳ₂″により規定することができる。これらの条 件は図７に最も良好に示した。 使用に際して、音響リフレクタは、上述して明らかにした原理により動作する 。特に、変換器３０を、焦点Ｆ₁に配置して作動するので、回りの空気中に生じ る音波は反射表面１０に向かって指向される。楕円の特性により、楕円上の任意 の点Ｃから第２の焦点Ｆ₂までの距離を加えた、焦点Ｆ₁から楕円上の任意の点Ｃ までの距離は、一定であって、又楕円の長軸の長さに等しい。その結果、変換器 ３０から１点として同時に放出された面１０で反射し、第２の焦点Ｆ₂を通過す る全ての音波は、同じ距離を移動して同位相で焦点Ｆ₂に到達する。本発明にお いては、変換器からリスナに直接伝藩する音波が、先行技術の場合のように反射 音と干渉することはないが、むしろ反射音によりほぼ同位相で付加されることが 判明した。これにより生じたレスポンスは良好に動作し、先行技術の装置におい ては明らかである櫛型ろ波の効果はない。従って、焦点Ｆ₂での音波の干渉によ る変質或いはパワー損失はない。その結果、この表面からの反射音の忠実度は、 先行技術により設計された表面よりも著しく高い。 図６は、記載したばかりの２つの反射表面のレスポンスのグラフである。この グラフは、４００乃至２００００Ｈｚの周波数に対する音圧レベル〔デシベル（ ｙ軸方向）〕のプロットである。これにより明らかなように、レスポンスは４０ ０乃至約１６００Ｈｚまでほぼ一定である。 本発明は、好適な実施例を記載すると共に、本発明を限定する添付した請求項 にのみ限定される。

【手続補正書】 【提出日】１９９８年６月２３日（１９９８．６．２３） 【補正内容】 【図２】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．楕円の一方の焦点Ｆ₁を通る線Ｌに関してほぼ１８０゜に亘りこの楕円を回 転させることによって形成した回転面を有する音響リフレクタであって、前記線 Ｌが前記楕円の長軸Ａと角度αで交差し、前記線Ｌが前記楕円と点Ｐで交差し、 前記回転面が、一端側において焦点Ｆ₁付近で線Ｌと交差し且つこの線Ｌに垂直 な平面Ｔによって一端で境界し、前記表面は他端側において点Ｒにおいてで前記 線Ｌに垂直な平面Ｂによって境界を成し、前記点Ｒは前記一方の焦点から延在し 、前記点Ｐを通過し線Ｌと一致するライン上に存在し、前記点Ｒが前記楕円の外 側に位置し、前記面が一対の平面Ｓ₁及びＳ₂によりその各側で境界を成し、平面 Ｓ₁及び₂によってこれら平面の交差部分で線Ｌと一致する線を形成し、前記平面 Ｓ₁及びＳ₂が角度βで交差する音響リフレクタ。 ２．前記角度αを２０゜と６０゜との間に存在させたことを特徴とする請求項１ に記載の音響リフレクタ。 ３．前記角度βを１４０゜と２２０゜との間に存在させたことを特徴とする請求 項１に記載の音響リフレクタ。 ４．前記角度αを３０゜と６０゜との間に存在させ、前記角度βを１４０゜と２ ２０゜との間に存在させたことを特徴とする請求項１に記載の音響リフレクタ。 ５．請求項１に記載の音響リフレクタにおいて、送波変換器がＦ₁に配置されて いる音響リフレクタ。 ６．平坦な基部、頂部、及び前記基部を頂部に連結する背面を有する立体構造部 材と、前記背面に位置決めされ前記頂部まで続く反射面とを具え、前記反射面が 軸線を中心にして回転した楕円の回転面として形成され、この楕円が第１の及び 第２の焦点を有し、前記軸線が楕円の第１の焦点を通過し、この軸線の前記平坦 な基部と直交すると共に楕円体と点Ｐにおいて交差し、前記楕円体の長軸が前記 回転軸線と鋭角で交差し、前記第２の焦点が前記基部付近に接近すると共に第１ の焦点は前記基部の端部付近に接近し、前記反射面が点Ｐの上側の回転面の外側 に位置すると共に点Ｐの下側の楕円回転面の外側に位置する音響リフレクタ。 ７．請求項６に記載の変換器リフレクタであって、前記後方パネルにほぼ平行で あり且つ回転軸線を含む平面により各々形成されて点Ｐを通る第１及び第２の側 方パネルを更に含む当該変換器リフレクタ。 ８．線Ｐを通る平面により形成された第１及び第２の平坦な側方パネルを更に含 み、前記回転軸線が前記平面内にあることを特徴とする請求項６に記載の変換器 リフレクタ。 ９．請求項６に記載の変換器リフレクタであって、前記第１及び第２のパネルを 前記後方壁に接続する側方壁を更に含むことを特徴とする当該変換器リフレクタ 。 １０．前記一つの焦点に配置された変換器を含むことを特徴とする請求項６に記 載の変換器リフレクタ。 １１．音波を発生する変換器を前記第１の焦点に配置したことを特徴とする請求 項６に記載の音響リフレクタ。 １２．楕円の前記長軸と回転軸線とが交差する角度が２０゜と６０゜との間にあ ることを特徴とする請求項６に記載の音響リフレクタ。 １３．第１及び第２の側方パネルが１６０゜と２２０゜との間の角度を成して回 転軸線で交差することを特徴とする請求項８に記載の音響リフレクタ。 １４．請求項８に記載の音響リフレクタであって、線Ｐを通る平面により形成さ れた第３及び第４の平坦な側方パネルを更に含み、前記回転軸線が前記平面内に 存在し、前記第１及び第２の側方パネルにより点Ｐの上方に反射表面を規定し、 前記第３及び第４の側方パネルにより点Ｐの下方に反射表面を規定する、当該音 響リフレクタ。