JP2008278145A - スピーカシステム用音波行路長補正構造 - Google Patents

Abstract

【課題】音波行路長補正用スロート部の音道内で音波行路長を簡単な構造により補正する。
【解決手段】音波を出力する音源１１と、音源１１に接続された入口開口１３ａから音波を入力させて音道１３ｇ内で音波行路長を補正して長方形状の出口開口１３ｂから放出させる音波行路長補正用スロート部１３及び出口開口１３ｂから放出された音波を拡声する拡声用ホーン部１４を有するホーン１２と、を備えたスピーカシステム用音波行路長補正構造であって、音波行路長補正用スロート部１３は、音道１３ｇ内に複数段の分岐路構造を形成することなく、長方形状の出口開口１３ｂから拡声用ホーン部１４側に向かって放出された音波の波面が、矩形平面状、凸曲面状、又は、凹曲面状のいずれかとなるように音道１３ｇを形成したことを特徴とするスピーカシステム用音波行路長補正構造を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカなどの音源にスロート部とホーン部とを有するホーンを接続して、音源から出力された音波をスロート部の入口開口から入力させた後に、この音波をスロート部の音道内で音波行路長を補正してスロート部の長方形状の出口開口からホーン部側に放出させる際に、スロート部の音道内を複数段の分岐路に分岐せずに、このスロート部の音道内で音波行路長を簡単な構造により補正するように構成したスピーカシステム用音波行路長補正構造に関するものである。

一般的に、スピーカなどの音源から出力された音波を効率良く拡声させるには、空気を直接振動させた場合に抵抗が少なすぎるために、音源の音波出力口にメガホン構造のホーンを接続している。

図１１は一般的なホーンスピーカを説明するために模式的に示した図である。

図１１に示した一般的なホーンスピーカでは、スピーカなどの音源ｏにメガホン構造のホーンｈを接続して、ホーンｈの入口開口から入力させた音波をホーンｈ内に形成された音道ｒを通過させた後にこの音波を出口開口から外部に放出させている。

この場合、ホーンｈは、音道ｒ内を通過する音波の音波行路ｏａ，ｏｂ，ｏｃ，ｏｄ，ｏｅ，ｏｆ，ｏｇの各音波行路長が、ｏａ＜ｏｂ＜ｏｃ＜ｏｄ＜ｏｅ＜ｏｆ＜ｏｇとなるように音道ｒが形成されているので、音波は点音源である音源ｏを中心として同位相で同心円状の波面ｗが得られるものの、同心円状の波面ｗの場合には音源ｏから視聴者までの距離に応じて音圧が減衰されてしまう。

そこで、一般的なホーンスピーカから外部に放出された音波の波面が同心円状である場合に生じる音圧の減衰を避けるために、スピーカなどの音源の音波出力口にスロート部とホーン部とを有するホーンを接続して、音源の音波出力口から出力された音波をスロート部の入口開口から入力させた後に、この音波をスロート部の音道内で音波行路長を補正してスロート部の出口開口からホーン部側に放出させる際に、スロート部からホーン部側に放出された音波の同位相である波面が、放出方向に対して平坦な矩形平面状、放出方向に対して凸となる凸曲面状、又は、放出方向に対して凹となる凹曲面状のいずれかとなるようにスロート部の音道内を複数段の分岐路に分岐させて構成したスピーカシステム用音波案内構造がある（例えば、特許文献１参照）。

再公表２００４／０８６８１２号公報。

図１２（ａ）〜（ｃ）は従来のスピーカシステム用音波案内構造において、種々の形態の音道を有するホーンスピーカのスロート部の縦断面図である。

図１２（ａ）〜（ｃ）に示した従来のスピーカシステム用音波案内構造は、上記した特許文献１（再公表２００４／０８６８１２号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。

図１２（ａ）〜（ｃ）に示した従来のスピーカシステム用音波案内構造において、ホーンスピーカ１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、音源となる不図示のスピーカと、不図示のスピーカに接続されるスロート部１１０と、このスロート部１１０に連接されたホーン部１２０とからそれぞれ構成されており、各スロート部１１０と各ホーン部１２０は上下対称に形成されている。

この際、ホーンスピーカ１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの各スロート部１１０の基端部に不図示のスピーカを取り付けるためのフランジ１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃがそれぞれ設けられていると共に、ここに入口開口１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃがそれぞれ形成されている一方、各スロート部１１０の先端部に長方形状で且つスリット状の出口開口１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃがそれぞれ形成されている。

また、ホーンスピーカ１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの各スロート部１１０の基端部から先端部に至るまでの間の内部に音道ｒがそれぞれ形成されており、この音道ｒ内は複数段(例えば枝状に３段)に分岐した分岐路（Ｄ１…１段目）、（Ｄ２，Ｄ２…２段目）、（Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３…３段目）により構成されているので、各スロート部１１０の先端部にそれぞれ形成した長方形状で且つスリット状の出口開口１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃに８通りの出口ｔ_１〜ｔ_８を有している。

そして、図１２（ａ）に示したホーンスピーカ１００Ａの場合には、スロート部１１０の音道ｒ内に形成した複数段の分岐路（Ｄ１）、（Ｄ２，Ｄ２）、（Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３）に対して、入口開口１１１Ａから各出口ｔ_１〜ｔ_８までのすべての音波行路長が等しくなるように設定されているために、フランジ１１１Ａに取り付けた不図示のスピーカを駆動すると、長方形状で且つスリット状の出口開口１１３Ａから音波が同位相で放出され、且つ、放出された音波の波面ｗａは放出方向に対して平坦な矩形平面状となっている。

また、図１２（ｂ）に示したホーンスピーカ１００Ｂの場合には、スロート部１１０の音道ｒ内に形成した複数段の分岐路（Ｄ１）、（Ｄ２，Ｄ２）、（Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３）のうちで、長方形状で且つスリット状の出口開口１１３Ｂの中央部に近い箇所に出口を有する音波行路ほど音波行路長が短くなるように設定されているために、フランジ１１１Ｂに取り付けた不図示のスピーカを駆動すると、長方形状で且つスリット状の出口開口１１３Ｂから音波が同位相で放出され、且つ、放出された音波の波面ｗｂは放出方向に対して凸となる凸曲面状となっている。

また、図１２（ｃ）に示したホーンスピーカ１００Ｃの場合には、スロート部１１０の音道ｒ内に形成した複数段の分岐路（Ｄ１）、（Ｄ２，Ｄ２）、（Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３）のうちで、長方形状で且つスリット状の出口開口１１３Ｃの中央部に近い箇所に出口を有する音波行路ほど音波行路長が長くなるように設定されているために、フランジ１１１Ｃに取り付けた不図示のスピーカを駆動すると、長方形状で且つスリット状の出口開口１１３Ｃから音波が同位相で放出され、且つ、放出された音波の波面ｗｃは放出方向に対して凹となる凹曲面状となっている。

ところで、上記した従来のスピーカシステム用音波案内構造によれば、図１２（ａ）〜（ｃ）に示したホーンスピーカ１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの各スロート部１１０において、各スロート部１１０の音道ｒ内を複数段に分岐した分岐路により、各スロート部１１０の先端部にそれぞれ形成した長方形状で且つスリット状の出口開口１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃから放出される各音波の波面ｗａ｛図１２（ａ）｝，ｗｂ｛図１２（ｂ）｝，ｗｃ｛図１２（ｃ）｝を種々の形状に制御できるので、各音波の波面ｗａ，ｗｂ，ｗｃの曲率のコントロールや指向角のコントロールを容易に行うことができる旨が開示されているものの、以下に述べる問題点が生じている。

即ち、従来のスピーカシステム用音波案内構造では、図１２（ａ）〜（ｃ）に示したホーンスピーカ１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの各スロート部１１０の音道ｒ内を複数段に分岐して分岐路（Ｄ１）、（Ｄ２，Ｄ２）、（Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３）を形成する際にそれぞれ隔壁が必要となるので、音道ｒ内に設けた複数段の分岐路構造が複雑となり高価なものになってしまうと共に、各スロート部１１０の先端部にそれぞれ形成したスリット状の出口開口１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃにおける開口率が隔壁の端面分低下してしまい能率を下げてしまうなどの問題が生じており、更に、各音波の波長が短い周波数（高周波数）の場合に、複数段の分岐路（Ｄ１）、（Ｄ２，Ｄ２）、（Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３，Ｄ３）から放出される各音波同士が互いに干渉し合うために、不均一な音圧の音波となってしまう。

また、図１２（ａ）〜（ｃ）に示したホーンスピーカ１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを大型に構成すると、各スロート部１１０の音道ｒ内に設けた複数段の分岐路構造が多分岐になるのでより複雑になる一方、ホーンスピーカ１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを小型に構成すると、各スロート部１１０の音道ｒ内がスペース的に分岐不可能になってしまう。

そこで、スピーカなどの音源にスロート部とホーン部とを有するホーンを接続して、音源から出力された音波をスロート部の入口開口から入力させた後に、この音波をスロート部の音道内で音波行路長を補正してスロート部の長方形状の出口開口からホーン部側に放出させる際に、スロート部の音道内を複数段の分岐路に分岐せずに、このスロート部の音道内で音波行路長を簡単な構造により補正するように構成したスピーカシステム用音波行路長補正構造が望まれている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、音波を出力する音源と、
前記音源に接続された入口開口から入力された前記音波の音波行路長を音道内で補正して出口開口から放出させる音波行路長補正用スロート部及び前記出口開口から放出された前記音波を拡声する拡声用ホーン部を有するホーンと、
を備えたスピーカシステム用音波行路長補正構造であって、
前記音波行路長補正用スロート部は前記出口開口が長方形状であり、この長手方向に対応し且つ互いに間隔を離して対向する第１，第２側面が凹曲面，凸曲面にそれぞれ形成されていると共に、前記長方形状の出口開口の短手方向に対応し且つ互いに間隔を離して対向する第３，第４側面が前記入口開口から前記出口開口に向かって徐々に広がるように形成されており、且つ、前記第１〜第４側面で囲まれた内部に前記音道が形成されていることを特徴とするスピーカシステム用音波行路長補正構造である。

また、請求項２記載の発明は、上記した請求項１記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造において、
前記音道は、前記長方形状の出口開口から前記拡声用ホーン部側に向かって放出された前記音波の波面を、放出方向に対して平坦な矩形平面状、放出方向に対して凸となる凸曲面状、又は、放出方向に対して凹となる凹曲面状のいずれかとすることを特徴とするスピーカシステム用音波行路長補正構造である。

また、請求項３記載の発明は、上記した請求項１又は請求項２記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造において、
前記音波行路長補正用スロート部は、前記音道内に前記長方形状の出口開口の長手方向に沿って複数の音波行路長補正路を設定すると共に、前記入口開口の中心と前記長方形状の出口開口の長手方向の中心とを結ぶ中心軸を通る一の音波行路長補正路に対して前記入口開口側に設定した音波行路長補正開始位置と前記出口開口側に設定した音波行路長補正終了位置との間を第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とを用いて接続した上で、前記一の音波行路長補正路における前記音波行路長補正開始位置と前記音波行路長補正終了位置との間の曲線の長さを設計基準音波行路長としたときに、前記複数の音波行路長補正路の各音波行路長を前記設計基準音波行路長と等しく設定して、前記出口開口から放出された前記音波の波面を矩形平面状にしたことを特徴とするスピーカシステム用音波行路長補正構造である。

また、請求項４記載の発明は、上記した請求項１又は請求項２記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造において、
前記音波行路長補正用スロート部は、前記音道内に前記長方形状の出口開口の長手方向に沿って複数の音波行路長補正路を設定すると共に、前記入口開口の中心と前記長方形状の出口開口の長手方向の中心とを結ぶ中心軸を通る一の音波行路長補正路に対して前記入口開口側に設定した音波行路長補正開始位置と前記出口開口側に設定した音波行路長補正終了位置との間を第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とを用いて接続した上で、前記一の音波行路長補正路における前記音波行路長補正開始位置と前記音波行路長補正終了位置との間の曲線の長さを設計基準音波行路長としたときに、前記複数の音波行路長補正路の各音波行路長を前記長方形状の出口開口の長手方向の外周側に向かって前記設計基準音波行路長よりも徐々に長く設定して、前記出口開口から放出された前記音波の波面を凸曲面状にしたことを特徴とするスピーカシステム用音波行路長補正構造である。

また、請求項５記載の発明は、上記した請求項１又は請求項２記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造において、
前記音波行路長補正用スロート部は、前記音道内に前記長方形状の出口開口の長手方向に沿って複数の音波行路長補正路を設定すると共に、前記入口開口の中心と前記長方形状の出口開口の長手方向の中心とを結ぶ中心軸を通る一の音波行路長補正路に対して前記入口開口側に設定した音波行路長補正開始位置と前記出口開口側に設定した音波行路長補正終了位置との間を第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とを用いて接続した上で、前記一の音波行路長補正路における前記音波行路長補正開始位置と前記音波行路長補正終了位置との間の曲線の長さを設計基準音波行路長としたときに、前記複数の音波行路長補正路の各音波行路長を前記長方形状の出口開口の長手方向の外周側に向かって前記設計基準音波行路長よりも徐々に短く設定することで、前記出口開口から放出された前記音波の波面を凹曲面状にしたことを特徴とするスピーカシステム用音波行路長補正構造である。

また、請求項６記載の発明は、上記した請求項３〜請求項５のうちいずれか１項記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造において、
前記所定の関数曲線は、双曲線，正弦曲線，余弦曲線，円弧曲線，方物曲線，楕円曲線，クロソイド曲線，サイクロイド曲線，２次以上の多次曲線，常用対数曲線，自然対数曲線，懸垂曲線のいずれかを適用したことを特徴とする請求項３〜請求項５のうちいずれか１項記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造である。

また、請求項７記載の発明は、上記した請求項１〜請求項６のうちいずれか１項記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造において、
前記出口開口の周縁部を含む面を、平面状、凸曲面状、又は、凹曲面状のいずれかに形成したことを特徴とするスピーカシステム用音波行路長補正構造である。

また、請求項８記載の発明は、上記した請求項１〜請求項７のうちいずれか１項記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造において、
前記音波行路長開始位置を、凸曲面状、平面状、又は、凹曲面状のいずれかに設定したことを特徴とするスピーカシステム用音波行路長補正構造である。

本発明に係るスピーカシステム用音波行路長補正構造によると、スピーカなどの音源に音波行路長補正用スロート部と拡声用ホーン部とを有するホーンを接続して、音源から出力された音波を音波行路長補正用スロート部の入口開口から入力させた後に、この音波を音波行路長補正用スロート部の音道内で音波行路長を補正して出口開口から拡声用ホーン部側に放出させる際に、音波行路長補正用スロート部は出口開口が長方形状であり、この長手方向に対応し且つ互いに間隔を離して対向する第１，第２側面が凹曲面，凸曲面にそれぞれ形成されていると共に、長方形状の出口開口の短手方向に対応し且つ互いに間隔を離して対向する第３，第４側面が入口開口から出口開口に向かって徐々に広がるように形成されており、且つ、第１〜第４側面で囲まれた内部に音道が形成されていると共に、この音道は、長方形状の出口開口から拡声用ホーン部側に向かって放出された音波の波面を、放出方向に対して平坦な矩形平面状、放出方向に対して凸となる凸曲面状、又は、放出方向に対して凹となる凹曲面状のいずれかとしているために、音波の波長が短い周波数（高周波数）の場合でも音波同士の干渉が発生しないので、均一な音圧の音波となり、性能の良いスピーカシステム用音波行路長補正構造を提供することができる。

また、音波行路長補正用スロート部の音道内に従来例におけるような複数段の分岐路構造が形成されていないので、音波行路長補正用スロート部の音道を容易に作製することができ、且つ、音波行路長補正用スロート部を大型に構成しても音道内が複雑な構造にならず、また、音波行路長補正用スロート部を小型に構成してもスペース的に音道の形成が困難になることもない。

以下に本発明に係るスピーカシステム用音波行路長補正構造の一実施例について図１〜図１０を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係るスピーカシステム用音波行路長補正構造全体を示した斜視図、
図２は本発明に係るスピーカシステム用音波行路長補正構造において、ホーン中の音波行路長補用スロート部をスピーカに接続させた状態を示した斜視図、
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るスピーカシステム用音波行路長補正構造において、ホーン中の音波行路長補用スロート部をそれぞれ右側面側，左側面側から見た斜視図、
図４（ａ）〜（ｆ）は本発明に係るスピーカシステム用音波行路長補正構造において、ホーン中の音波行路長補用スロート部を示した後面図、縦断面図、前面図、Ａ−Ａ断面図、上面図、双曲線の使用範囲図である。

図１に示した如く、本発明に係るスピーカシステム用音波行路長補正構造を適用したスピーカシステム１０では、音波を出力する音源となるスピーカ１１と、このスピーカ１１の音波出力口（図示せず）に接続されるホーン１２とで構成されている。

この際、スピーカ１１は、ツイータードライバとして機能としている。

また、ホーン１２は、スピーカ１１の音波出力口（図示せず）に接続され且つスピーカ１１から出力された音波を入力した時に音波行路長を補正する音波行路長補正用スロート部１３と、この音波行路長補正用スロート部１３に連接し且つ音波行路長補正用スロート部１３から放出された音波を外部に拡声するメガホン構造の拡声用ホーン部１４とを有しており、ホーン１２中の音波行路長補正用スロート部１３が本発明の要部となるものである。

ここで、本発明の要部となるホーン１２中の音波行路長補正用スロート部１３について図２〜図４を用いて説明する。

図２〜図４に示した如く、本発明の要部となるホーン１２中の音波行路長補正用スロート部１３は、樹脂材を用いて左側スロート部１３Ｌと右側スロート部１３Ｒとに左右に２分割されて形成されており、左右のスロート部１３Ｌ，１３Ｒの分割面同士を蓋合わせして一体的に接合されている。

また、上記した音波行路長補正用スロート部１３は、後端側に入口開口１３ａがスピーカ１１の音波出力口（図示せず）に合わせて小さく開口されている一方、先端側に出口開口１３ｂが拡声用ホーン部１４（図１）の入口開口（図示せず）に合わせて長方形状に大きく開口されている。

また、音波行路長補正用スロート部１３は、長方形状の出口開口１３ｂの長手方向に対応し且つ互いに間隔を離して対向する第１，第２側面(左右の側面)１３ｃ，１３ｄが凹曲面，凸曲面にそれぞれ形成されていると共に、長方形状の出口開口１３ｂの短手方向に対応し且つ互いに間隔を離して対向する第３，第４側面（上下の側面）１３ｅ，１３ｆが入口開口１３ａから出口開口１３ｂに向かって徐々に広がるように形成されており、且つ、第１〜第４側面１３ｃ〜１３ｆで囲まれた内部に音道１３ｇが形成されている。

そして、スピーカ１１の音波出力口（図示せず）から出力された音波は、音波行路長補正用スロート部１３の入口開口１３ａから入力された後に、後述するように音道１３ｇ内で音波行路長を補正して長方形状の出口開口１３ｂから拡声用ホーン部１４（図１）側に放出されている。

この際、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内には、図１２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明したような従来例における複数段の分岐路構造は形成されてなく、後述するように、スピーカ１１から出力された音波が音波行路長補正用スロート部１３の先端部に形成された長方形状の出口開口１３ｂから放出される際に、長方形状の出口開口１３ｂから放出された音波の同位相である波面が、放出方向に対して平坦な矩形平面状、放出方向に対して凸となる凸曲面状、又は、放出方向に対して凹となる凹曲面状のいずれかとなるように音波行路長補正用スロート部１３内で音波行路長を補正するための音道１３ｇが形成されている。

即ち、音波行路長補正用スロート部１３の左側面１３ｃ側は、長方形状の出口開口１３ｂの長手方向に沿って内側に向かう凹状の凹曲面に形成されている一方、音波行路長補正用スロート部１３の右側面１３ｄ側は長方形状の出口開口１３ｂの長手方向に沿って外側に向かう凸状の凸曲面に形成されているので、音道１３ｇ内でスピーカ１１から出力された音波に対して音波行路長を良好に補正するようになっている。

この際、図４（ｂ）に示した音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内の中心軸ＣＯに沿ってＡ−Ａ方向に断面した状態を図４（ｄ）に示すと、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内の後端側に開口した入口開口１３ａの中心と、先端側に長方形状に開口した出口開口１３ｂの中心とを結ぶ中心軸ＣＯが音道１３ｇ内を通過する音波に対して音波行路長を設計するための音波行路長基準軸となり、この中心軸ＣＯ上を通って入口開口１３ａ側に設定した音波行路長補正開始位置から出口開口１３ｂ側に設定した音波行路長補正終了位置までの一の音波行路長補正路に対して設計基準音波行路長が下記するように予め算出されている。

具体的に説明すると、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内において、中心軸ＣＯ上を通る一の音波行路長補正路は、入口開口１３ａ側に設定した音波行路長補正開始位置と出口開口１３ｂ側に設定した音波行路長補正終了位置との間を第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とでなめらかに曲線状に接続されており、且つ、音波行路長補正開始位置と音波行路長補正終了位置との間の曲線の長さが一の音波行路長補正路の設計基準音波行路長として算出されている。

そして、図４（ｄ）に断面した例では所定の関数曲線として双曲線を適用しているが、所定の関数曲線は双曲線に限定されるものではなく、所定の関数曲線は正弦曲線，余弦曲線，円弧曲線，方物曲線，楕円曲線，クロソイド曲線，サイクロイド曲線，２次以上の多次曲線，常用対数曲線，自然対数曲線，懸垂曲線などのいずれかを適用しても良い。

ここで、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内において、中心軸ＣＯ上を通る一の音波行路長補正路の設計基準音波行路長ＡＬは、下記の数１から算出することができる。

この際、数１中において、ＲＬは入口開口１３ａ側と出口開口１３ｂ側との間の両端を左右対称になめらかにつないだ第１，第２の弧の各長さを示し、ＳＬは所定の関数曲線の一例として双曲線を適用した場合の双曲線の長さを示している。

そして、所定の関数曲線の一例として双曲線を適用した場合に、ｘｙ座標軸を図４（ｆ）に示したように設定すると、双曲線は下記の数２のように表すことができる。

この際、図４（ｆ）中において、双曲線の焦点をｘ軸上で原点の左右に設定し、このｘ軸と直交し且つ原点を通る軸をｙ軸とする。

また、上記した数２から下記の数３が成立する。

更に、上記した双曲線の長さＳＬは、下記の数４によって求める。

この際、図４（ｆ）中に示した如く、ｙの最高値Ａはｙ軸上で原点からプラス側に向かう値を示し、一方、ｙの最低値Ｂは原点からマイナス側に向かう値を示したものであり、上記した数４中にｙの最高値Ａとｙの最低値Ｂとをそれぞれ代入すれば、上記した双曲線の長さＳＬを求めることができる。

尚、上記した数４により双曲線の長さＳＬが解けない場合には、近似式として下記の数５によって双曲線の長さＳＬに対応した近似値ＩＬを求めれば良い。

この際、双曲線の長さＳＬに対応した近似値ＩＬは、図４（ｆ）中に示したｙの最高値Ａとｙの最低値Ｂとの区間を等間隔で複数個（ｎ個）に分割して、１個あたりの幅ｈを算出し、この１個あたりの幅ｈを上記した式５中に代入すれば良いものである。

そして、左右の第１，第２の弧の各長さＲＬと、双曲線の長さＳＬとを上記した数１により加算して求めれば、中心軸ＣＯ上を通る一の音波行路長補正路の設計基準音波行路長ＡＬを算出することができ、後述するように、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内に設定した複数の音波行路長補正路に対して設計基準音波行路長ＡＬ（数１）を基にして各音波行路長が、後述の図５，図６，図７に示した各条件を満たすように算出されている。

次に、本発明の要部となる音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内に複数段の隔壁を設けることなく、音道１３ｇ内で長方形状の出口開口１３ｂの長手方向に沿って複数の音波行路長補正路を設定し、これら複数の音波行路長補正路に対して設計基準音波行路長ＡＬ（数１）を基にして各音波行路長を補正する場合の具体例について図５〜図１０を用いて説明する。

図５は音波行路長補正用スロート部から拡声用ホーン部側に放出される音波の波面が矩形平面状となるように音波行路長補正用スロート部の音道内に設定した複数の音波行路長補正路の各音波行路長を補正する場合を摸式的に示した図、
図６は音波行路長補正用スロート部から拡声用ホーン部側に放出される音波の波面が凸曲面状となるように音波行路長補正用スロート部の音道内に設定した複数の音波行路長補正路の各音波行路長を補正する場合を摸式的に示した図、
図７は音波行路長補正用スロート部から拡声用ホーン部側に放出される音波の波面が凹曲面状となるように音波行路長補正用スロート部の音道内に設定した複数の音波行路長補正路の各音波行路長を補正する場合を摸式的に示した図、
図８（ａ）〜（ｅ）は音波行路長補正用スロート部の出口開口の周縁部を含む面の形状を摸式的に示した図、
図９（ａ）〜（ｃ）は音波行路長補正用スロート部の音道内で最外周側の音波行路長補正路の音波放出角度を摸式的に示した図、
図１０（ａ）〜（ｃ）は音波行路長補正用スロート部の音道内に設定した複数の音波行路長補正路に対して各音波行路長を補正する時に音波行路長補正開始位置の形態を摸式的に示した図である。

尚、以下の図５〜図１０中において、ｏａ，ｏｂ，ｏｃ，ｏｄ，ｏｅ，ｏｆ，ｏｇは、音源ｏからの各音波の波面ｗｏが同心円状に出力されるまでの複数の音波行路を示し、一方、ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’は、音源ｏから放出された音波に対して音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内で各音波行路長を補正する時の複数の音波行路長補正路を示している。

この際、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内の中心軸ＣＯ上を通る一の音波行路長補正路を第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とでなめらかに結んで形成する際に、上記した所定の関数曲線は前述したような各種の関数曲線のいずれかを用いているので、特殊な計算処理を施すことなく一の音波行路長補正路を容易に設計できると共に、一の音波行路長補正路中の関数曲線の長さＳＬも容易に算出できるので、この一の音波行路長補正路に基づいて音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内に設定した複数の音波行路長補正路も容易に形成することができる。

尚また、図５〜図７中では音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇを中心軸ＣＯを中心にして上下対称に形成しているので複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’の表示は上側のみ図示している。

尚また、図８（ａ），（ｂ），（ｄ）中では音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇを中心軸ＣＯを中心にして上下非対称に形成した各例を示し、更に、図８（ｃ），（ｅ）中では音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇを中心軸ＣＯを中心にして上下対称に形成した各例を示している。

尚また、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内に設定した複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’は、各音波行路長を中心軸ＣＯ上を通る一の音波行路長補正路に対して第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とを接続して得た設計基準音波行路長ＡＬ（数１）を基にして後述する図５〜図７に示した各条件により求めた上で形成されているものであるが、図５〜図１０中では図示の都合上、各音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’を直線的に図示している。

まず、図５〜図７に示した如く、本発明の要部となる音波行路長補正用スロート部１３は、この内部に形成した音道１３ｇ内に複数段の隔壁を設けることなく、音道１３ｇ内で長方形状の出口開口１３ｂの長手方向に沿って複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’を設定し、且つ、複数の音波行路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’に対して中心軸ＣＯ上を通る一の音波行路長補正路の設計基準音波行路長ＡＬ（数１）を基にして各音波行路長を補正する場合に、音源ｏから同心円状に放出された複数の音波行路ｏａ，ｏｂ，ｏｃ，ｏｄ，ｏｅ，ｏｆ，ｏｇの出力端を音波行路長補正開始位置として設定していると共に、音波行路長補正用スロート部１３の出口開口１３ｂを複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’の音波行路長補正終了位置として設定している。

そして、図５に示した場合では、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内に、長方形状の出口開口１３ｂの長手方向に沿って複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’を設定すると共に、入口開口１３ａの中心と長方形状の出口開口１３ｂの長手方向の中心とを結ぶ中心軸ＣＯを通る一の音波行路長補正路ｏａ’に対して入口開口１３ａ側に設定した音波行路長補正開始位置と出口開口１３ｂ側に設定した音波行路長補正終了位置との間を第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とを用いて接続した上で、一の音波行路長補正路ｏａ’における音波行路長補正開始位置と音波行路長補正終了位置との間の曲線の長さを設計基準音波行路長ＡＬ（数１）として算出し、且つ、複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’の各音波行路長を設計基準音波行路長ＡＬと等しく設定し、言い換えると、各音波行路長がｏａ’＝ｏｂ’＝ｏｃ’＝ｏｄ’＝ｏｅ’＝ｏｆ’＝ｏｇ’となるように音道１３ｇを形成しているので、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇの出口開口１３ｂから拡声用ホーン部１４（図１，図２）側に放出される音波の同位相である波面ｗａが、放出方向に対して平坦な矩形平面状となる。

また、図６に示した場合では、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内に、長方形状の出口開口１３ｂの長手方向に沿って複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’を設定すると共に、入口開口１３ａの中心と長方形状の出口開口１３ｂの長手方向の中心とを結ぶ中心軸ＣＯを通る一の音波行路長補正路ｏａ’に対して入口開口１３ａ側に設定した音波行路長補正開始位置と出口開口１３ｂ側に設定した音波行路長補正終了位置との間を第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とを用いて接続した上で、一の音波行路長補正路ｏａ’における音波行路長補正開始位置と音波行路長補正終了位置との間の曲線の長さを設計基準音波行路長ＡＬ（数１）として算出し、且つ、複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’の各音波行路長を長方形状の出口開口１３ｂの長手方向の外周側に向かって設計基準音波行路長ＡＬよりも徐々に長く設定し、言い換えると、各音波行路長がｏａ’＜ｏｂ’＜ｏｃ’＜ｏｄ’＜ｏｅ’＜ｏｆ’＜ｏｇ’となるように音道１３ｇを形成しているので、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇの出口開口１３ｂから拡声用ホーン部１４（図１，図２）側に放出される音波の同位相である波面ｗｂが、放出方向に対して凸となる凸曲面状となる。

また、図７に示した場合では、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内に、長方形状の出口開口１３ｂの長手方向に沿って複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’を設定すると共に、入口開口１３ａの中心と長方形状の出口開口１３ｂの長手方向の中心とを結ぶ中心軸ＣＯを通る一の音波行路長補正路ｏａ’に対して入口開口１３ａ側に設定した音波行路長補正開始位置と出口開口１３ｂ側に設定した音波行路長補正終了位置との間を第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とを用いて接続した上で、一の音波行路長補正路ｏａ’における音波行路長補正開始位置と音波行路長補正終了位置との間の曲線の長さを設計基準音波行路長ＡＬ（数１）として算出し、且つ、複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’の各音波行路長を長方形状の出口開口１３ｂの長手方向の外周側に向かって設計基準音波行路長ＡＬよりも徐々に短く設定し、言い換えると、各音波行路長がｏａ’＞ｏｂ’＞ｏｃ’＞ｏｄ’＞ｏｅ’＞ｏｆ’＞ｏｇ’となるように音道１３ｇを形成しているので、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇの出口開口１３ｂから拡声用ホーン部１４（図１，図２）側に放出される音波の同位相である波面ｗｃが、放出方向に対して凹となる凹曲面状となる。

従って、図５〜図７に示した各音波行路長補正用スロート部１３によれば、各音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇの出口開口１３ｂから拡声用ホーン部１４（図１，図２）側にそれぞれ放出される各音波の波面ｗａ（図５）、波面ｗｂ（図６）、波面ｗｃ（図７）が、放出方向に対して平坦な矩形平面状（図５）、放出方向に対して凸となる凸曲面状（図６）、放出方向に対して凹となる凹曲面状（図７）となるので、各音波の波長が短い周波数（高周波数）の場合でも音波同士の干渉が発生しないので、均一な音圧の音波となり、性能の良いスピーカシステム用音波行路長補正構造を提供することができる。

更に、図５〜図７に示した各音波行路長補正用スロート部１３によれば、各音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内に図１２（ａ）〜（ｃ）を用いて説明したような従来例における複数段の分岐路構造が形成されていないので、音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇを容易に作製することができ、且つ、各音波行路長補正用スロート部１３を大型に構成しても音道１３ｇ内が複雑な構造にならず、また、各音波行路長補正用スロート部１３を小型に構成してもスペース的に音道１３ｇの形成が困難になることもない。

次に、スピーカ１１から出力された音波を音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内を通過させて長方形状の出口開口１３ｂから拡声用ホーン部１４（図１，図２）側に放出させる際に、図８（ａ）に示した例は音波行路長補正終了位置となる出口開口１３ｂ−（ａ）の周縁部を含む面を平面状に形成したものであり、また、図８（ｂ）に示した例は出口開口１３ｂ−（ｂ）の周縁部を含む面を凸曲面状に湾曲させて形成したものであり、また、図８（ｃ）に示した例は出口開口１３ｂ−（ｃ）の周縁部を含む面を凸曲面状の特例である凸円弧面状に湾曲させて形成したものであり、また、図８（ｄ）に示した例は出口開口１３ｂ−（ｄ）の周縁部を含む面を凹曲面状に湾曲させて形成したものであり、更に、図８（ｅ）に示した例は出口開口１３ｂ−（ｅ）の周縁部を含む面を凹曲面状の特例である凹円弧面状に湾曲させて形成したものであり、この実施例では音波行路長補正用スロート部１３の出口開口の周縁部を含む面を図８（ａ）〜（ｅ）のいずれかの形状に形成すれば良いものである。

次に、スピーカ１１から出力された音波を音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内を通過させて長方形状の出口開口１３ｂから拡声用ホーン部１４（図１，図２）側に放出させる際に、図９（ａ）に示した例は複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’が中心軸ＯＣを中心にして上下対称であり且つ音道１３ｇ内の最外周の音波行路長補正路ｏｇ’の音波放出角度θａを拡声用ホーン部１４（図１，図２）側に向かって広がるように設定したものであり、また、図９（ｂ）に示した例は複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’が中心軸ＯＣを中心にして上下対称であり且つ音道１３ｇ内の最外周の音波行路長補正路ｏｇ’の音波放出角度θｂ（＝０）を中心軸ＯＣと平行に設定したものであり、更に、図９（ｃ）に示した例は複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’が中心軸ＯＣを中心にして上下非対称であり且つ図示上側の音道１３ｇ内の最外周の音波行路長補正路ｏｇ’の音波放出角度θｃを拡声用ホーン部１４（図１，図２）側に向かって狭まるように設定したものであり、この実施例では音道１３ｇ内の最外周の音波行路長補正路ｏｇ’の音波放出角度を適宜な角度に設定すれば良いものである。

次に、スピーカ１１から出力された音波を音波行路長補正用スロート部１３の音道１３ｇ内を通過させて長方形状の出口開口１３ｂから拡声用ホーン部１４（図１，図２）側に放出させる際に、図１０（ａ）に示した例は複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’の各音波行路長を補正開始する音波行路長補正開始位置を凸曲面状に設定したものであり、また、図１０（ｂ）に示した例は複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’の各音波行路長を補正開始する音波行路長補正開始位置を平面状に設定したものであり、更に、図１０（ｃ）に示した例は複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’の各音波行路長を補正開始する音波行路長補正開始位置を凹曲面状に設定したものであり、この実施例では音道１３ｇ内に設定した複数の音波行路長補正路ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’の音波行路長補正開始位置を図１０（ａ）〜（ｃ）のいずれかの形態に設定すれば良いものである。

本発明に係るスピーカシステム用音波行路長補正構造全体を示した斜視図である。 本発明に係るスピーカシステム用音波行路長補正構造において、ホーン中の音波行路長補用スロート部をスピーカに接続させた状態を示した斜視図である。 （ａ），（ｂ）は本発明に係るスピーカシステム用音波行路長補正構造において、ホーン中の音波行路長補用スロート部をそれぞれ右側面側，左側面側から見た斜視図である。 （ａ）〜（ｆ）は本発明に係るスピーカシステム用音波行路長補正構造において、ホーン中の音波行路長補用スロート部を示した後面図、縦断面図、前面図、Ａ−Ａ断面図、上面図、双曲線の使用範囲図である。 音波行路長補正用スロート部から拡声用ホーン部側に放出される音波の波面が矩形平面状となるように音波行路長補正用スロート部の音道内に設定した複数の音波行路長補正路の各音波行路長を補正する場合を摸式的に示した図である。 音波行路長補正用スロート部から拡声用ホーン部側に放出される音波の波面が凸曲面状となるように音波行路長補正用スロート部の音道内に設定した複数の音波行路長補正路の各音波行路長を補正する場合を摸式的に示した図である。 音波行路長補正用スロート部から拡声用ホーン部側に放出される音波の波面が凹曲面状となるように音波行路長補正用スロート部の音道内に設定した複数の音波行路長補正路の各音波行路長を補正する場合を摸式的に示した図である。 （ａ）〜（ｅ）は音波行路長補正用スロート部の出口開口の周縁部を含む面の形状を摸式的に示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は音波行路長補正用スロート部の音道内で最外周側の音波行路長補正路の音波放出角度を摸式的に示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は音波行路長補正用スロート部の音道内に設定した複数の音波行路長補正路に対して各音波行路長を補正する時に音波行路長補正開始位置の形態を摸式的に示した図である。 一般的なホーンスピーカを説明するために模式的に示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は従来のスピーカシステム用音波案内構造において、種々の形態の音道を有するホーンスピーカのスロート部の縦断面図である。

符号の説明

１０…スピーカシステム、
１１…音源（スピーカ）、
１２…ホーン、
１３…音波行路長補正用スロート部、
１３Ｌ…左側スロート部、１３Ｒ…右側スロート部、
１３ａ…入口開口、１３ｂ…出口開口、
１３ｃ…第１側面（左側面）、１３ｄ…第２側面（右側面）、
１３ｅ…第３側面（上側面）、１３ｆ…第４側面（下側面）、１３ｇ…音道、
１４…拡声用ホーン部、
ＣＯ…音道の中心軸、
ＡＬ…音道の中心軸上を通る一の音波行路長補正路の設計基準音波行路長、
ｏａ’，ｏｂ’，ｏｃ’，ｏｄ’，ｏｅ’，ｏｆ’，ｏｇ’…複数の音波行路長補正路、
θａ，θｂ，θｃ…音波放出角度。

Claims (8)

1. 音波を出力する音源と、
   前記音源に接続された入口開口から入力された前記音波の音波行路長を音道内で補正して出口開口から放出させる音波行路長補正用スロート部及び前記出口開口から放出された前記音波を拡声する拡声用ホーン部を有するホーンと、
   を備えたスピーカシステム用音波行路長補正構造であって、
   前記音波行路長補正用スロート部は前記出口開口が長方形状であり、この長手方向に対応し且つ互いに間隔を離して対向する第１，第２側面が凹曲面，凸曲面にそれぞれ形成されていると共に、前記長方形状の出口開口の短手方向に対応し且つ互いに間隔を離して対向する第３，第４側面が前記入口開口から前記出口開口に向かって徐々に広がるように形成されており、且つ、前記第１〜第４側面で囲まれた内部に前記音道が形成されていることを特徴とするスピーカシステム用音波行路長補正構造。
2. 前記音道は、前記長方形状の出口開口から前記拡声用ホーン部側に向かって放出された前記音波の波面を、放出方向に対して平坦な矩形平面状、放出方向に対して凸となる凸曲面状、又は、放出方向に対して凹となる凹曲面状のいずれかとすることを特徴とする請求項１記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造。
3. 前記音波行路長補正用スロート部は、前記音道内に前記長方形状の出口開口の長手方向に沿って複数の音波行路長補正路を設定すると共に、前記入口開口の中心と前記長方形状の出口開口の長手方向の中心とを結ぶ中心軸を通る一の音波行路長補正路に対して前記入口開口側に設定した音波行路長補正開始位置と前記出口開口側に設定した音波行路長補正終了位置との間を第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とを用いて接続した上で、前記一の音波行路長補正路における前記音波行路長補正開始位置と前記音波行路長補正終了位置との間の曲線の長さを設計基準音波行路長としたときに、前記複数の音波行路長補正路の各音波行路長を前記設計基準音波行路長と等しく設定して、前記出口開口から放出された前記音波の波面を矩形平面状にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造。
4. 前記音波行路長補正用スロート部は、前記音道内に前記長方形状の出口開口の長手方向に沿って複数の音波行路長補正路を設定すると共に、前記入口開口の中心と前記長方形状の出口開口の長手方向の中心とを結ぶ中心軸を通る一の音波行路長補正路に対して前記入口開口側に設定した音波行路長補正開始位置と前記出口開口側に設定した音波行路長補正終了位置との間を第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とを用いて接続した上で、前記一の音波行路長補正路における前記音波行路長補正開始位置と前記音波行路長補正終了位置との間の曲線の長さを設計基準音波行路長としたときに、前記複数の音波行路長補正路の各音波行路長を前記長方形状の出口開口の長手方向の外周側に向かって前記設計基準音波行路長よりも徐々に長く設定して、前記出口開口から放出された前記音波の波面を凸曲面状にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造。
5. 前記音波行路長補正用スロート部は、前記音道内に前記長方形状の出口開口の長手方向に沿って複数の音波行路長補正路を設定すると共に、前記入口開口の中心と前記長方形状の出口開口の長手方向の中心とを結ぶ中心軸を通る一の音波行路長補正路に対して前記入口開口側に設定した音波行路長補正開始位置と前記出口開口側に設定した音波行路長補正終了位置との間を第１の弧と所定の関数曲線と第２の弧とを用いて接続した上で、前記一の音波行路長補正路における前記音波行路長補正開始位置と前記音波行路長補正終了位置との間の曲線の長さを設計基準音波行路長としたときに、前記複数の音波行路長補正路の各音波行路長を前記長方形状の出口開口の長手方向の外周側に向かって前記設計基準音波行路長よりも徐々に短く設定することで、前記出口開口から放出された前記音波の波面を凹曲面状にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造。
6. 前記所定の関数曲線は、双曲線，正弦曲線，余弦曲線，円弧曲線，方物曲線，楕円曲線，クロソイド曲線，サイクロイド曲線，２次以上の多次曲線，常用対数曲線，自然対数曲線，懸垂曲線のいずれかを適用したことを特徴とする請求項３〜請求項５のうちいずれか１項記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造。
7. 前記出口開口の周縁部を含む面を、平面状、凸曲面状、又は、凹曲面状のいずれかに形成したことを特徴とする請求項１〜請求項６のうちいずれか１項記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造。
8. 前記音波行路長開始位置を、凸曲面状、平面状、又は、凹曲面状のいずれかに設定したことを特徴とする請求項１〜請求項７のうちいずれか１項記載のスピーカシステム用音波行路長補正構造。

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