JP2019161286A - スロート、及びスピーカシステム - Google Patents

Abstract

【課題】適切に音波の行路長を補正することができるスロート、及びスピーカシステムを提供する。【解決手段】本実施の形態にかかるスロートは、第１側壁１１、第２側壁１２、第３側壁１３、及び第４側壁１４を備えている。第３側壁１３の第３対向面１３１及び第４側壁１４の第４対向面１４１がそれぞれ凸面部１３１１、１４１１と凹面部１３１２、１４１２とを有する曲面状に形成されている。凸面部１３１１と凹面部１４１２が対向して配置され、かつ、凹面部１３１２と凸面部１４１１が対向して配置されている。基準中心線から、第１対向面１１１又は第２対向面１２１に向かうにつれて、曲面状の第３対向面１３１及び第４対向面１４１の振幅Ａ１３、Ａ１４が徐々に小さくなっていく【選択図】図７

Description

本発明は、スロート、及びスピーカシステムに関する。

スピーカからの音波を効率よく拡声させるために、音源（ドライバ）の出力側にホーンを設けたホーンスピーカがある。このようなホーンスピーカでは、点音源であるドライバを線音源に変えるためのスロートが用いられている。

特許文献１には、音源と、ホーンとを備えたスピーカシステムが開示されている。ホーンは、音波行路長補正用スロート部と、拡声用ホーン部と、を備えている。スロート部の左側面側は、凹状の凹曲面に形成され、右側面側は、凸状の凸曲面に形成されている（図４）。このようにすることで、入力開口から出力開口までの音波行路を補正することができる。

特許文献２には、音波案内経路を形成するスピーカ用音波案内構造が開示されている。この構造では、音道にひし型の障害物を形成することで、入力開口から出力開口に至るまでの間で、複数段に分岐している（図３）。

特開２００８−２７８１４５号公報 国際公開第２００４／０８６８１２号公報

特許文献１では、出力開口に対する音波の進行方向の傾きが大きくなってしまう。よって、出力される音波に方向性が生じてしまう。

特許文献２では、障害物によって音道を何度も分岐していることで、到達距離が等しい点を多く作り、線音源を実現している。この構造によると、スロート内において高音が減衰しやすいという問題がある。

本開示は上記の点に鑑みなされたもので、適切に音路長を補正し、スピーカからの音波を効率よく拡声させることができるスロート、及びスピーカシステムを提供することを目的とする。

本実施形態にかかるスロートは、音源が出力する音波の行路長を補正するスロートであって、入力開口から出力開口までの音道を規定する第１側壁、第２側壁、第３側壁、及び第４側壁を備え、前記第１側壁及び前記第２側壁が前記音道を介して対向しており、前記第３側壁及び前記第４側壁が前記音道を介して対向しており、前記出力開口は、前記第１側壁から前記第２側壁に向かう方向を長手方向とし、前記第３側壁から前記第４側壁に向かう方向を短手方向としており、前記第１側壁の前記第２側壁に対向する第１対向面と、前記第２側壁の前記第１側壁に対向する第２対向面と、が、前記入力開口から前記出力開口に向かうにつれて、間隔が広がっていく一対のテーパ面となっており、前記第３側壁の前記第４側壁に対向する第３対向面が凸面部と凹面部とを有する曲面状に形成されており、かつ、前記入力開口から前記出力開口に向かう方向において前記第３対向面の前記凸面部と前記凹面部とが繰り返し配置されるように並ぶ周期構造をなしており、前記第４側壁の前記第３側壁に対向する第４対向面が凸面部と凹面部とを有する曲面状に形成され、かつ、前記入力開口から前記出力開口に向かう方向において前記第４対向面の前記凸面部と前記凹面部とが繰り返し配置されるように並ぶ周期構造をなしており、前記第３対向面の前記凸面部と前記第４対向面の前記凹面部が対向して配置され、かつ、前記第３対向面の前記凹面部と前記第４対向面の前記凸面部が対向して配置され、前記入力開口の中心と前記出力開口の中心とを結ぶ直線を基準中心線とし、前記基準中心線から、前記第１対向面又は前記第２対向面に向かうにつれて、曲面状の前記第３対向面及び第４対向面の振幅が徐々に小さくなっていくものである。

本実施形態によれば、適切に音路長を補正し、スピーカからの音波を効率よく拡声させることができるスロート、及びスピーカシステムを提供することを目的とする。

スロートを用いたスピーカシステムを示す斜視図である。 スロートの構成を音源側から見た斜視図である。 スロートの構成を出力側から見た斜視図である。 スロートの第１部品の内側を示す斜視図である。 スロートの第２部品の内側を示す斜視図である。 第４側壁１４側からスロートを見た平面図である。 図６のＶＩＩ―ＶＩＩ断面図である。 図６のＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ断面図である。 図６のＩＸ―ＩＸ断面図である。 第２側壁１２側からスロートを見た側面図である。 図１０のＸＩ―ＸＩ断面図である。 図１０のＸＩＩ―ＸＩＩ断面図である。 図１０のＸＩＩＩ―ＸＩＩＩ断面図である。 図１０のＸＩＶ―ＸＩＶ断面図である。 第４側壁１４側からスロートを見た平面図である。 図１５のＸＶＩ―ＸＶＩ断面図である。 図１０のＸＶＩＩ―ＸＶＩＩ断面図である。 図１０のＸＶＩＩＩ―ＸＶＩＩＩ断面図である。 実施の形態２にかかるスロートの第２部品の内側を示す斜視図である。 第４側壁１４側からスロートを見た平面図である。 図２０のＸＸＩ―ＸＸＩ断面図である。 図２０のＸＸＩＩ―ＸＸＩＩ断面図である。 図２０のＸＸＩＩＩ―ＸＸＩＩＩ断面図である。 本実施の形態にかかるスロートを用いた場合の音波の位相を示す等高線図である。 比較例にかかるスロートを用いた場合の音波の位相を示す等高線図である。 本実施の形態にかかるスロートを用いた場合の音波の音圧レベルを示す等高線図である。 比較例にかかるスロートを用いた場合の音波の音圧レベルを示す等高線図である。

実施の形態１．
本実施の形態にかかるスロート、及びスピーカシステムについて、図を用いて説明する。図１は、スロートを用いたスピーカシステムの全体構成を模式的に示す斜視図である。

図1に示すように、スピーカシステム１００は、音源１と、スロート２と、ホーン３と、を備えている。音源１とホーン３との間に配置されたスロート２の構造が、本実施の形態の要部となる。音源１は、スピーカを有するドライバであり、音波を出力する。音源１は、例えば、点音源となっている。

スロート２の入力側には、音源１が配置されている。スロート２は、音源１から出力された音波の行路長を補正する。これにより、点音源である音源１を線音源に変換することができる。スロート２の出力側には、ホーン３が配置されている。ホーン３は、スロート２からの音波を外部空間に拡声する。スロート２とホーン３がホーンスロート４を構成する。なお、スロート２とホーン３とは一体となっていてもよく、別部品となっていてもよい。

スロートは、音源が出力する音波の行路長を補正する構造を有している。実施の形態の要部となるスロート２の構成について、図２、及び図３を用いて説明する。図２はスロートを音源側から見た斜視図であり、図３はスロートをホーン側から見た斜視図である。

図２、及び図３に示すように、スロート２は、第１部品２ａと第２部品２ｂとを備えている。第１部品２ａと第２部品２ｂとを一体化することで、スロート２が構成される。ここでは、第１部品２ａと第２部品２ｂとは、フランジ２Ｃにより連結される。例えば、フランジ２Ｃには、取り付け用のボルト等を通すための開口穴が形成されている。第１部品２ａと第２部品２ｂは、例えば、樹脂成形品となっている。

スロート２は、出力端面２０と、入力端面３０とを備えている。出力端面２０は、ホーン３と接続されるフランジとなっている。スロート２の出力端面２０には、出力開口３２が形成されている。出力開口３２は、スリット状、すなわち、長手方向と短手方向を有する長方形状になっている。出力開口３２の短手方向の開口サイズは、１２ｍｍ程度となっており、長手方向の開口サイズは、１１８ｍｍ程度となっている。

入力端面３０は、音源１と接続されるフランジとなっている。スロート２の入力端面３０には、入力開口３１が形成されている。入力開口３１は、円形状になっている。入力開口３１の直径は、例えば２４ｍｍとなっている。入力開口３１と出力開口３２との間の空間が音道となる。

以下、説明の明確化のため、図２、３に示すような３次元直交座標系を用いて説明する。Ｚｃ方向は、入力開口３１の中心点から出力開口３２の中心点に向かう方向である。Ｘ方向は、Ｚｃ方向と直交する平面において、出力開口３２の長手方向と平行な方向であり、Ｙ方向は、出力開口３２の短手方向と平行な方向である。ＸＹ平面は、入力端面３０、つまり、矩形状の出力開口３２に平行な平面である。また、出力開口３２の中心を通り、Ｚｃ方向に平行な直線を基準中心線とも称する。基準中心線は、出力開口３２を有する出力端面２０、及び入力開口３１を有する入力端面３０に対して垂直になっている。

図４は、第１部品２ａの内部構造を示す斜視図であり、図５は、第２部品２ｂの内部構造を示す斜視図である。図２〜図５に示すように、第１側壁１１、第３側壁１３、第４側壁１４と、を備えている。第１側壁１１と、第２側壁１２と、第３側壁１３と、第４側壁１４と、で囲まれた空間が音道４０となる。従って、第１側壁１１と、第２側壁１２と、第３側壁１３と、第４側壁１４は、音道４０を外部空間から隔てている。第１側壁１１から第２側壁１２に向かう方向が、出力開口３２の長手方向（Ｘ方向）であり、第３側壁１３から第４側壁１４に向かう方向が、出力開口３２の短手方向（Ｙ方向）となる。

音道４０の＋Ｘ側の端は、第１側壁１１で規定され、−Ｘ側の端は、第２側壁１２で規定されている。音道４０の＋Ｘ方向の端部に第１側壁１１が配置され、−Ｘ方向の端部に第２側壁１２が配置されている。音道４０を介して、第１側壁１１と第２側壁１２とが対向して配置されている。第１側壁１１と第２側壁１２とは一対のテーパ壁となっている。すなわち、Ｚｃ方向において、入力開口３１から出力開口３２に向かうにつれて、Ｘ方向における第１側壁１１と第２側壁１２との間隔が徐々に広がっていく。Ｘ方向において、入力開口３１は、出力開口３２よりも幅広になっている。従って、入力開口３１から入力された音波は、Ｘ方向に広がりながら、音道４０を伝搬していく。これにより、点音源が線音源に変換される。

音道４０の＋Ｙ側の端は、第３側壁１３で規定され、−Ｙ側の端は、第４側壁１４で規定されている。音道４０の＋Ｙ方向の端部に第３側壁１３が配置され、−Ｙ方向の端部に第４側壁１４が配置されている。音道４０を介して、第３側壁１３と第４側壁１４とが対向して配置されている。第３側壁１３と第４側壁１４とは一対の対向壁となっている。第１側壁、第２側壁、第３側壁、及び第４側壁は、入力開口３１から出力開口３２までの音道４０を規定する。

第１部品２ａと第２部品２ｂとを、ＸＺｃ平面に沿った接続面で接続することで、スロート２が構成されている。よって、第１側壁１１の半分及び第２側壁１２の半分は、第２部品２ｂによって構成され、第１側壁１１の残りの半分及び第２側壁１２の残り半分は、第１部品２ａによって構成されている。第３側壁１３は、第２部品２ｂによって構成されている。第４側壁１４は、第１部品２ａによって構成されている。第１部品２ａは、第１側壁１１の半分と、第２側壁１２の半分と、第４側壁１４と、を含んでいる。第２部品２ｂは、第１側壁１１の半分と、第２側壁１２の半分と、第３側壁１３と、を含んでいる。

第３側壁１３と第４側壁１４とは音道４０を介して対向している（図７を合わせて参照）。第３側壁１３の第４側壁１４に対向する面を第３対向面１３１とする。同様に、第４側壁１４の第３側壁１３に対向する面を第４対向面１４１とする。第３対向面１３１と第４対向面１４１は、音道４０と接する面である。

第３対向面１３１と第４対向面１４１は、音路長を補正するための凹凸形状を有している。図５に示すように、第３側壁１３は、凸面部１３１１と凹面部１３１２とを備えている。図４に示すように、第４側壁１４は、凸面部１３１１と凹面部１３１２とを備えている。

第３側壁１３、及び第４側壁１４の凹凸形状について、図６〜図９を用いて説明する。図６は、スロート２の構成を示すＸＺｃ平面図である。図７〜図９は、それぞれ図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図、及びＩＸ−ＩＸ断面図である。

図７は、第３側壁１３、及び第４側壁１４のＸ方向における中心での断面図である。すなわち、図７は、入力開口３１の中心と出力開口３２の中心とを結ぶ基準中心線Ｌｃに沿ったＸＺｃ断面図である。図９は、第１側壁１１の近傍におけるスロート２の断面図である。図８は、図７と図９の間に位置における断面図である。なお、図８と図９では、切断面がＺｃ方向から傾いた面であるため、それぞれの切断面をＸＺ１面、ＸＺ２面としている。

図７に示すように、入力開口３１の中心と出力開口３２の中心とを通り、Ｘ方向に平行な平面を中心平面Ｐｃとする。中心平面Ｐｃは、基準中心線Ｌｃを含み、かつ、Ｘ方向に平行な面である。出力開口３２の第３側壁１３側の端を通り、中心平面Ｐｃに平行な平面を仮想平面Ｐ１とする。同様に、出力開口３２の第４側壁１４側の端を通り、中心平面Ｐｃに平行な平面を仮想平面Ｐ２とする。仮想平面Ｐ１は、長方形状の出力開口３２の一方の長辺を含んでおり、出力開口３２の短辺と直交する。仮想平面Ｐ２は、長方形状の出力開口３２の他方の長辺を含んでおり、出力開口３２の短辺と直交する。

第３対向面１３１、及び第４対向面１４１は、凹面部及び凸面部を有する曲面状になっている。具体的には、第３対向面１３１は仮想平面Ｐ１よりも第４側壁１４側に突出した凸面部１３１１と、仮想平面Ｐ１よりも第４側壁１４から離れた凹面部１３１２とを備えている。入力開口３１から出力開口３２に向かう方向において凸面部１３１１と凹面部１３１２とが並んでいる。同様に、第４対向面１４１は仮想平面Ｐ２よりも第３側壁１３側に突出した凸面部１４１１と、仮想平面Ｐ２よりも第３側壁１３から離れた凹面部１４１２とを備えている。入力開口３１から出力開口３２に向かう方向において凸面部１４１１と凹面部１４１２とが並んでいる。

第３対向面１３１では、入力開口３１から出力開口３２に向かうにつれて、凹面部１３１２と凸面部１３１１が交互に配置されている。第３対向面１３１は、２つの凹面部１３１２と２つの凸面部１３１１とを備えている。

第４対向面１４１では、入力開口３１から出力開口３２に向かうにつれて、凸面部１４１１と凹面部１４１２が交互に配置されている。第４対向面１４１は、２つの凸面部１４１１と２つの凹面部１４１２とを備えている。

凹面部１３１２と、凸面部１４１１とが対向している。凸面部１３１１と、凹面部１４１２とが対向している。また、第３対向面１３１と第４対向面１４１との間の垂直距離、つまり第３対向面１３１と第４対向面１４１との間隔が均一になっていることが好ましい。ここでは、入力開口３１の近傍部分(後述するテーパ面部１３１ａ、１４１ａ)を除いて、第３対向面１３１と第４対向面１４１との間隔が均一になっている。つまり、入力開口３１から出力開口３２に向かう方向における所定の範囲にわたって、第３対向面１３１と第４対向面１４１との間隔が均一になっている。

図７〜図９の各断面図に示すように、入力開口３１から出力開口３２に向かうにつれて、第３対向面１３１、及び第４対向面１４１は、それぞれ波状に形成されている。第３対向面１３１と第４対向面１４１は、入力開口３１から出力開口３２に向かうにつれて、凹面部と凸面部とが繰り返し配置された周期構造となっている。凹面部と凸面部の繰り返しによる周期構造が１周期以上形成されている。なお、第３側壁１３、及び第４側壁１４は、サイン曲線などの周期構造を有していてもよい。あるいは、双曲線、円弧曲線、放物曲線、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、懸垂曲線などを適用した周期構造を有していてもよい。

図７〜図９に示すように、Ｙ方向において、仮想平面Ｐ１から凹面部１３１２の底部までの距離を第３対向面１３１の振幅Ａ１３とする。なお、振幅Ａ１３は、仮想平面Ｐ１から凸面部１３１１の頂部までの距離と一致する。振幅Ａ１３は、凸面部１３１１、凹面部１３１２の凹凸量に応じて規定される。具体的には、振幅Ａ１３は、Ｙ方向における凹面部１３１２の底部から凸面部１３１１の頂部までの距離の半分で規定される。

同様に、Ｙ方向において、仮想平面Ｐ２から凹面部１４１２の底部までの距離を振幅Ａ１４とする。なお、振幅Ａ１４は、仮想平面Ｐ２から凸面部１４１１の頂部までの距離と一致する。振幅Ａ１４は、凸面部１４１１、凹面部１４１２の凹凸量に応じて規定される。具体的には、振幅Ａ１４は、Ｙ方向における凹面部１４１２の底部から凸面部１４１１の頂部までの距離の半分で規定される。各段面図において、振幅Ａ１３と振幅Ａ１４は同じとなっている。凸面部１３１１、凸面部１４１１、凹面部１３１２、及び凹面部１４１２の形状の詳細については、後述する。

振幅Ａ１３、Ａ１４は、例えば、中心平面Ｐｃに垂直で、かつ、入力開口３１の中心を通る直線を含む平面に沿った断面で見た場合の周期構造の凹凸量となる。振幅Ａ１３、振幅Ａ１４は、Ｘ方向における位置に応じて変化している。具体的には、Ｘ方向における中心から第１側壁１１、又は第２側壁１２に向かうにつれて、振幅Ａ１３、Ａ１４が徐々に小さくなっていく。換言すると、Ｘ方向において第１側壁１１から基準中心線Ｌｃに向かうにつれて、振幅Ａ１３、Ａ１４が徐々に大きくなっていき、基準中心線Ｌｃの位置で最大となる。そして、Ｘ方向において基準中心線Ｌｃから第２側壁１２に向かうにつれて、振幅Ａ１３、Ａ１４が徐々に小さくなっている。そのため、図７〜図９に示す断面図のうちで、図７での振幅Ａ１３、振幅Ａ１４が最大となり、図９での振幅Ａ１３、Ａ１４が最小となる。さらに、第１側壁１１又は第２側壁１２と接する両端で振幅Ａ１３、Ａ１４は０となっている（後述する図１８参照）。

入力開口３１の中心と出力開口３２の中心とを結ぶ基準中心線Ｌｃ上では、入力開口３１から出力開口３２までの直線距離が短くなる。反対に、第１側壁１１、及び第２側壁１２の近傍では、入力開口３１から出力開口３２までの直線距離が長くなる。基準中心線Ｌｃの近傍では、振幅Ａ１３、Ａ１４が大きくなっているため、音道４０のうねりが大きくなり、音波の行路長が長くなるように補正することができる。反対に、第１側壁１１、第２側壁１２の近傍では、直線距離が短い分、行路長を長く補正することが不要となる。このために、音道４０のうねりが小さくなり、音道４０が平坦に近くなっている。

このように、基準中心線Ｌｃから第１側壁１１、及び第２側壁１２に向かうにつれて、断面形状の凹凸の振幅Ａ１３、Ａ１４を徐々に小さくしていくことで、音路長を補正することができる。よって、出力開口３２における音波の波面を揃えることができる。出力開口３２において、線音源を形成することができ、ラインアレイ特性を実現することができる。また、第３対向面１３１、及び第４対向面１４１が滑らかな曲面となっているため、高音の減衰、すなわち音質の低下を抑制することができる。

さらに、第３側壁１３と第４側壁１４の形状について、図１０〜図１４を用いて説明する。図１０は、第２側壁１２側から見たスロート２の側面図である。図１１〜図１４は、それぞれ、図１０のＸＩ−ＸＩ断面図、ＸＩＩ−ＸＩＩ断面図、ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図、ＸＩＶ−ＸＩＶ断面図である。図１１〜図１３は、ＸＹ平面に沿った断面図であり、図１４は、ＸＹ平面から傾いた平面に沿った断面図である。

図１１〜図１４に示すように、第１側壁１１の第２側壁１２側の側面を第１対向面１１１とする。同様に、第２側壁１２の第１側壁１１側の側面を第２対向面１２１とする。第１対向面１１１と第２対向面１２１は、音道４０と接する面であり、互いに対向している。

図１１は、第３対向面１３１が凸面部１３１１であり、第４対向面１４１が凹面部１４１２である位置での断面を示している。従って、図１１の断面図では、第３対向面１３１は、Ｘ方向における中央から両端に向かうにつれて、中心平面Ｐｃから遠ざかるような凸形状になっている。第４対向面１４１が、Ｘ方向における中央から両端に向かうにつれて、中心平面Ｐｃに近づくような凹形状になっている。

また、第３対向面１３１の凸面部１３１１において、最も突出した点を最頂点１３１５とする。凸面部１３１１の最頂点１３１５は、中心平面Ｐｃ上にある。すなわち、凸面部１３１１の最頂点１３１５は、基準中心線Ｌｃ上に到達している。凸面部１３１１の最頂点１３１５は、基準中心線Ｌｃ上に接している。

図１３は、第３対向面１３１が凹面部１３１２であり、第４対向面１４１が凸面部１４１１である位置での断面を示している。従って、図１３では、第３対向面１３１は、Ｘ方向における中央から両端に向かうにつれて、中心平面Ｐｃに近づくような凹形状になっている。第４対向面１４１が、Ｘ方向における中央から両端に向かうにつれて、中心平面Ｐｃから遠ざかるような凸形状になっている。

また、第４対向面１４１の凸面部１４１１において、最も突出した点を最頂点１４１５とする。凸面部１４１１の最頂点１４１５は、中心平面Ｐｃにある。凸面部１４１１の最頂点は、基準中心線Ｌｃに到達している。凸面部１４１１の最頂点１４１５は、基準中心線Ｌｃに接している。

図１２は、図１１と図１３とに示す切断面の間の位置における断面図である。具体的には、図１２は、第３対向面１３１が凹面部１３１２であり、第４対向面１４１が凹面部１４１２である位置での断面を示している。従って、図１３では、第４対向面１４１が、Ｘ方向における中央から両端に向かうにつれて、中心平面Ｐｃに近づくような凹形状になっている。第３対向面１３１も、Ｘ方向における中央から両端に向かうにつれて、中心平面Ｐｃに近づくような凹形状になっている。

図１２に示す凹形状は、図１１、図１３に示す凹形状よりも凹みが小さくなっている。また、図１４では、第３対向面１３１、及び第４対向面１４１がともに、凹面部と凸面部とを有する波状に形成されている。

このように、第３対向面１３１が凸面部１３１１と凹面部１３１２とを備え、かつ第４対向面１４１が凸面部１４１１と凹面部１４１２とを備える構造がスロート２に設けられている。この構造により、音波の行路長の補正することができる。図７に示すように、Ｘ方向における中心を通る音波は、振幅Ａ１３、Ａ１４の大きい波状のうねった空間を通過するため、行路長の補正量が長くなる。一方、第１側壁１１又は第２側壁１２の近傍を通る音波は、図９に示すように、振幅Ａ１３、Ａ１４が小さい空間、つまり平坦に近い空間を通過するため、行路長の補正量が小さくなる。これにより、音波の経路長を補正することができる。第１対向面１１１と第２対向面１２１とが一対のテーパ面である場合、入力開口３１から出力開口３２までの直線距離が異なるが、上記のスロート２の構造により行路長を揃えることができる。例えば、第１側壁１１又は第２側壁１２に沿って進む音波と、基準中心線Ｌｃに沿って進む音波の行路長を等しくすることができる。

次に、第３対向面１３１と第４対向面１４１の形状の具体例について、図１５〜図１８を用いて説明する。図１５は、スロート２の構成を示す図１６〜図１８は、図１５のＸＶＩ―ＸＶＩ断面図、ＸＶＩＩ断面図、ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面図である。

図１６は、第３側壁１３、及び第４側壁１４のＸ方向における中心での断面図である。すなわち、図１６は、基準中心線Ｌｃに沿ったＸＺｃ断面図である。図１８は、第１側壁１１と接する位置におけるスロート２の断面図である。図１７は、図１６と図１８の間に位置における断面図である。なお、図１７と図１８では、切断面がＺｃ方向から傾いた面であるため、それぞれの切断面をＸＺ３面、ＸＺ４面としている。

図１６、図１７に示すように、第３対向面１３１は、テーパ面部１３１ａ、平面部１３１ｂ、凸面部１３１ｃ、凹面部１３１ｄ、凸面部１３１ｅ、凹面部１３１ｆ、平面部１３１ｇを有している。入力開口３１から出力開口３２に向かう方向において、テーパ面部１３１ａ、平面部１３１ｂ、凸面部１３１ｃ、凹面部１３１ｄ、凸面部１３１ｅ、凹面部１３１ｆ、平面部１４１ｇの順に配置されている。

第４対向面１４１は、テーパ面部１４１ａ、平面部１４１ｂ、凹面部１４１ｃ、凸面部１４１ｄ、凹面部１４１ｅ、凸面部１４１ｆ、平面部１４１ｇを有している。入力開口３１から出力開口３２に向かう方向において、テーパ面部１４１ａ、平面部１４１ｂ、凹面部１４１ｃ、凸面部１４１ｄ、凹面部１４１ｅ、凸面部１４１ｆ、平面部１４１ｇの順に配置されている。

図１８に示すように、第１側壁１１と接する位置では、第３対向面１３１がテーパ面部１３１ａ、及び平坦部１３１ｈのみから形成されている。同様に、第１側壁１１と接する位置では、第４対向面１４１がテーパ面部１４１ａ、及び平坦部１４１ｈのみから形成されている。第１側壁１１と接する位置では、周期構造である凹凸形状が形成されていない。第１側壁１１に接する位置では、第３対向面１３１、第４対向面１４１が中心平面Ｐｃに平行な直線状になっているため、振幅Ａ１３、Ａ１４が０となる。第２側壁１２に接する位置でも、第３対向面１３１、第４対向面１４１が直線状になり、振幅Ａ１３、Ａ１４が０となる。

なお、図１６、図１７に示す凸面部１３１ｃ、凸面部１３１ｅが、図１１などに示す凸面部１３１１に対応している。同様に、凹面部１３１ｄ、凹面部１３１ｆが凹面部１３１２に対応している。凹面部１４１ｃ、凹面部１４１ｅが、凹面部１４１２に対応している。凸面部１４１ｄ、凸面部１４１ｆが凸面部１４１１に対応している。凸面部１３１ｃと凹面部１４１ｃとが対向しており、凸面部１３１ｅと凹面部１４１ｅとが対向している。凸面部１４１ｄと、凹面部１３１ｄとが対向しており、凸面部１４１ｆと、凹面部１３１ｆとが対向している。

テーパ面部１３１ａ、及びテーパ面部１４１ａは、円形の入力開口３１を音道４０の矩形断面に変換するため、出力開口３２に向かうにつれて徐々に狭くなっている。平面部１３１ｂ、平面部１３１ｇは、仮想平面Ｐ１上にある。平面部１４１ｂ、平面部１４１ｇは、仮想平面Ｐ２上にある。第３対向面１３１と第４対向面１４１は、凹面部と凸面部とが交互に繰り返される周期構造１３１３、１４１３を有している。

第３対向面１３１の周期構造１３１３は、凸面部１３１ｃ、凹面部１３１ｄ、凸面部１３１ｅ、凹面部１３１ｆを備えている。第３対向面１３１の周期構造１３１３は、平面部１３１ｂと平面部１３１ｇとの間に配置されている。周期構造１３１３の始点と終点は、仮想平面Ｐ１上にある。

第４対向面１４１の周期構造１４１３は、平面部１４１ｂと平面部１４１ｇとの間に配置されている。第４対向面１４１の周期構造１４１３は、凹面部１４１ｃ、凸面部１４１ｄ、凹面部１４１ｅ、凸面部１４１ｆを備えている。周期構造１４１３の始点と終点は、仮想平面Ｐ２上にある。

例えば、図１６に示すように、第３対向面１３１の２つの最底部間のＺｃ方向における距離λが、周期構造１３１３の１周期となる。同様に、Ｚｃ方向における第４対向面１４１の２つの最底部間の距離λが、周期構造１４１３の１周期となる。図１７でも同様に周期構造１３１３、１４１３の最底部間の距離λが１周期となっている。図１６に示す周期構造１３１３、１４１３のλは、図１７に示す周期構造１３１３、１４１３のλよりも小さくなっている。また、周期構造１３１３の振幅はＡ１３であり、周期構造１４１３の振幅はＡ１４である（図７等を参照）。

第３対向面１３１、及び第４対向面１４１の形状を規定するために、仮想的な中心曲線Ｌ０を決める。中心曲線Ｌ０は、第３対向面１３１と第４対向面１４１とが所定の振幅Ａ１３、Ａ１４となるように、円弧をつなぎ合わせた波状の曲線となる。第３対向面１３１、第４対向面１４１のそれぞれにおいて２つの凹面部と２つの凸面部とが設けられているため、４つの円弧をつなぎ合わせることで、周期構造１３１３、１４１３が形成される。中心曲線Ｌ０の振幅は、図１６での振幅Ａ１３、Ａ１４と一致する。

なお、基準中心線Ｌｃに沿った周期構造１３１３、１４１３では、振幅Ａ１３、Ａ１４が出力開口３２の開口幅の半分となっている（図７を合わせて参照）。出力開口３２の開口幅は、Ｙ方向における出力開口３２の開口サイズである。基準中心線Ｌｃから第１側壁１１、又第２側壁１２に向かうにつれて、振幅が小さくなっていく。従って、図１６と図１７とを比較すると、図１６のおける中心曲線Ｌ０の振幅が、図１７における中心曲線Ｌ０の振幅よりも大きくなっている。

入力開口３１から出力開口３２までの行路において、周期構造１３１３、１４１３を１周期以上形成する。すなわち、１周期以上の周期構造１３１３、１４１３で形成される音道を音波が通過するようにする。こうすることで、スロート２のサイズを大きくすることなく、音路の行路長を適切に補正し、スピーカからの音波を効率よく拡声させることができる。例えば、周期構造１３１３、１４１３が１周期未満であると、行路長を揃えるために、スロート２のＹ方向のサイズが大きくなってしまう。周期構造を１周期以上とすることで、サイズの増加を抑制することができ、省スペースでの組み込みが可能となる。

周期構造１３１３、１４１３を２周期以下とすることで、音量又は音質の低下を防ぐことができる。例えば、周期構造１３１３、１４１３を多くしすぎると、第３対向面１３１、第４対向面１４１が基準中心線Ｌｃに対して垂直に近い角度となってしまう。この場合、第３対向面１３１、又は第４対向面１４１で反射した音波が入力開口３１に戻ってしまう。特に高音域では、第３対向面１３１、第４対向面１４１が障壁となってしまうため、音質の劣化が顕著になる。よって、入力開口３１から出力開口３２までの周期構造１３１３、１４１３を１〜２周期とすることが好ましい。

最頂点１３１５、１４１５が中心平面Ｐｃ、すなわち、基準中心線Ｌｃに接している。すなわち、振幅Ａ１３、Ａ１４の最大値が、Ｙ方向における出力開口３２の開口幅の半分となっている。このようにすることで、音質の低下を防ぐことができる。例えば、最頂点１３１５、１４１５が中心平面Ｐｃを大きく越えてしまうと、出力開口３２から放出される音波に方向性が生じてしまう。最頂点１３１５、１４１５が中心平面Ｐｃ以下とすることで、出力される音波に方向性が生じるのを防ぐことができる。また、最頂点１３１５、１４１５が中心平面Ｐｃに到達しない場合、うねりが小さくなるため、行路長を揃えることが困難になる。

各段面において、中心曲線Ｌ０から第３対向面１３１までの距離と、中心曲線Ｌ０から第４対向面１４１までの距離が等しくなっている。なお、中心曲線Ｌ０から第３対向面１３１、又は第４対向面１４１までの距離は、中心曲線Ｌ０に垂直な方向における距離であり、この距離が振幅Ａ１３、Ａ１４と一致する。よって、テーパ面部１３１ａ、１４１ａを除いた入力開口３１から出力開口３２のほぼ全体にわたる範囲で、第３対向面１３１と第４対向面１４１との間隔が均一になる。これにより、音質の低下を防ぐことができる。

さらに、本実施の形態では、凸面部１３１ｃと平面部１３１ｂとが接続される境界位置（図１６のＳ１）が、凹面部１４１ｃと平面部１４１ｂとが接続される境界位置よりも滑らかに接続されている。具体的には、Ｓ１の部分だけ、中心曲線Ｌ０を規定する円弧の半径よりも小さい半径で、凸面部１３１ｃを規定している。境界位置において、凸面部１３１ｃと平面部１３１ｂとが平行に近くなり、凸面部１３１ｃと仮想平面Ｐ１との成す角度が、凹面部１４１ｃと仮想平面Ｐ２との成す角度よりも小さくなる。境界位置での反射音に起因する音質の劣化を防ぐことができる。

同様に、凸面部１４１ｆと平面部１４１ｇとが接続される境界位置（図１６のＳ２）においても、凹面部１３１ｆと平面部１３１ｇとが接続される境界位置よりも滑らかに接続されている。Ｓ２の部分だけ、中心曲線Ｌ０を規定する円弧の半径よりも小さい半径で、凸面部１４１ｆを規定している。境界位置において、凸面部１４１ｆと平面部１４１ｇとが平行に近くなり、凸面部１４１ｆと仮想平面Ｐ１との成す角度が、凹面部１３１ｆと仮想平面Ｐ２との成す角度よりも小さくなる。これにより、音質の劣化を抑制することができる。もちろん、接続箇所Ｓ１、Ｓ２の一方のみ、滑らかに接続するようにしてもよい。

上記の行路長補正構造を有するスロート２によれば、出力開口３２から放出される音波の波面を揃えることができる。よって、点音源を線音源に変換することができる。さらに、出力開口３２において、音道４０と基準中心線Ｌｃとの成す角度が小さいため、放出される音波に方向性が生じるのを防ぐことができる。第３対向面１３１、及び第４対向面１４１が滑らかな凹凸面で形成されているため、音質や伝達性の劣化を抑制することができる。さらに、第３対向面１３１、及び第４対向面１４１が１周期以上の周期構造を有する波状に湾曲しているため、Ｙ方向において、小さいサイズで波面を揃えることが可能になる。

実施の形態２．
本実施の形態では、スロート２を構成する第１部品２ａと第２部品２ｂとを同じ形状としている。なお、スロート２の基本的な構造、特に波面を揃える形状については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。本実施の形態にかかるスロート２について、図１９〜図２３を用いて説明する。図１９は、第１部品２ａの内部を示す斜視図である。図２０は、スロート２を第２側壁１２側から見た平面図である。図２１〜図２３は、それぞれ図２０のＸＸＩ―ＸＸＩ断面図、ＸＸＩＩ―ＸＸＩＩ断面図、ＸＸＩＩＩ―ＸＸＩＩＩ断面図である。

図１９に示すように、第１部品２ａには、分割板３５が設けられている。上記の通り、第２部品２ｂを、第１部品２ａと同じ形状とするために、スロート２には分割板３５が設けられている。分割板３５は、音道４０を第１空間４１と第２空間４２に分割する。例えば、分割板３５から第１側壁１１までの空間が第１空間４１となり、分割板３５から第２側壁１２までの空間が第２空間４２となる（図２１〜図２３を参照）。

分割板３５は、基準中心線Ｌｃを通り、Ｙ方向に沿って設けられている。図２１〜図２３に示すように、分割板３５は、第３側壁１３から第４側壁１４まで延びている。分割板３５と第１側壁１１と第３側壁１３と第４側壁１４とで囲まれた空間が第１空間４１となる。分割板３５と第２側壁１２と第３側壁１３と第４側壁１４とで囲まれた空間が第２空間４２となる。

第１空間４１と第２空間４２との間で、第４対向面１４１の凸面部１４１１と凹面部１４１２とが逆相となっている。例えば、第１空間４１と第２空間４２との間で、凸面部１４１１と凹面部１４１２との繰り返し順番が反転している。より具体的には、図１９に示すように、第２空間４２では、入力開口３１から凹面部１４１２、凸面部１４１１の順で繰り返されるのに対して、第１空間４１では、入力開口３１から凸面部１４１１、凹面部１４１２の順で繰り返される。第３対向面１３１については、第１空間４１で、入力開口３１から凸面部１３１１、凹面部１３１２の順で繰り返されるのに対して、第２空間４２は、入力開口３１から凹面部１３１２、凸面部１３１１の順で繰り返される。第１空間４１と第２空間４２との間で、第３対向面１３１の凸面部１３１１と凹面部１３１２とが逆相となっている。

図２１の断面図において、分割板３５から第１側壁１１に向かうにつれて、第３対向面１３１が中心平面Ｐｃに近づいている。分割板３５から第２側壁１２に向かうにつれて、第３対向面１３１が中心平面Ｐｃから遠ざかっている。分割板３５から第１側壁１１に向かうにつれて、第４対向面１４１が中心平面Ｐｃから遠ざかっている。分割板３５から第２側壁１２に向かうにつれて、第４対向面１４１が中心平面Ｐｃに近づいている。分割板３５の位置において、第３側壁１３、第４側壁１４には段差が生じている。

図２３の断面図において、分割板３５から第１側壁１１に向かうにつれて、第３対向面１３１が中心平面Ｐｃから遠ざかっている。分割板３５から第２側壁１２に向かうにつれて、第３対向面１３１が中心平面Ｐｃに近づいている。分割板３５から第１側壁１１に向かうにつれて、第４対向面１４１が中心平面Ｐｃに近づいている。分割板３５から第２側壁１２に向かうにつれて、第４対向面１４１が中心平面Ｐｃから遠ざかっている。分割板３５の位置において、第３側壁１３、第４側壁１４には段差が生じている。

図２２の断面図において、分割板３５から第１側壁１１に向かうにつれて、第３対向面１３１が中心平面Ｐｃに近づいている。分割板３５から第２側壁１２に向かうにつれて、第３対向面１３１が中心平面Ｐｃに近づいている。分割板３５から第１側壁１１に向かうにつれて、第４対向面１４１が中心平面Ｐｃに近づいている。分割板３５から第２側壁１２に向かうにつれて、第４対向面１４１が中心平面Ｐｃに近づいている。

このような構成とすることで、第１部品２ａと第２部品２ｂとを同じ形状とすることができる。第１部品２ａ、及び第２部品２ｂが同じ金属金型を用いて成形される。これにより、製造コストで製作することができる。

第１部品２ａと第２部品２ｂとを同じ形状にする場合、図２１、及び図２３に示すように、Ｘ方向における中心で、第３側壁１３、及び第４側壁１４に段差が生じる。例えば、ＹＸ断面において、第１空間４１が凹面部１３１２と凸面部１４１１で規定され、第２空間４２が凸面部１３１１、及び凹面部１４１２で規定される（図２１参照）。あるいは、ＹＸ断面において、第２空間４２が凹面部１３１２と凸面部１４１１で規定され、第１空間４１が凸面部１３１１、及び凹面部１４１２で規定される。分割板３５を用いて、音道４０を第１空間４１と第２空間４２に分割する。このようにすることで、音道４０に段差が生じることを防ぐことができ、音質の低下を防ぐことができる。

本実施の形態にかかるスロートの効果について、図２４〜図２７を用いて説明する。図２４、及び図２５は、音波の位相を示す図である。図２４は、本実施の形態にかかるスロートを用いた場合のシミュレーション結果を示し、図２５は、凹凸が形成されていないストレートなスロートを用いた比較例でのシミュレーション結果を示す図である。図２４では、図２５に比べて、出力開口において、位相を揃えることができる。よって、出力開口から放出される音波の波面を揃えることができ、線音源に近づけることができる。本実施形態にかかるスロート構造を用いることで、適切に音路長を補正することができる

図２６、及び図２７は、Ｘ方向の中心断面における音波の音圧レベルを示す図である。図２６は、本実施の形態にかかるスロートを用いた場合のシミュレーション結果を示し、図２７は、特許文献１に記載されたスロートを用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。図２６と図２７とを比較すると、本実施形態にかかるスロートの構造では、比較例よりも、Ｙ方向における中心を基準として、音圧レベルが対称に近くなっている。したがって、音波に方向性が生じるのを防ぐことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

１ 音源
２ スロート
２ａ 第１部品
２ｂ 第２部品
２Ｃ フランジ
３ ホーン
１１ 第１側壁
１２ 第２側壁
１３ 第３側壁
１４ 第４側壁
２０ 出力端面
３０ 入力端面
３１ 入力開口
３２ 出力開口
４０ 音道
４１ 第１空間
４２ 第２空間
１１１ 第１対向面
１２１ 第２対向面
１３１ 第３対向面
１４１ 第４対向面
１３１１ 凸面部
１３１２ 凹面部
１４１１ 凸面部
１４１２ 凹面部
Ｌ０ 中心曲線
Ｌｃ 基準中心線

Claims (7)

1. 音源が出力する音波の行路長を補正するスロートであって、
   入力開口から出力開口までの音道を規定する第１側壁、第２側壁、第３側壁、及び第４側壁を備え、
   前記第１側壁及び前記第２側壁が前記音道を介して対向しており、
   前記第３側壁及び前記第４側壁が前記音道を介して対向しており、
   前記出力開口は、前記第１側壁から前記第２側壁に向かう方向を長手方向とし、前記第３側壁から前記第４側壁に向かう方向を短手方向としており、
   前記第１側壁の前記第２側壁に対向する第１対向面と、前記第２側壁の前記第１側壁に対向する第２対向面とが、前記入力開口から前記出力開口に向かうにつれて、間隔が広がっていく一対のテーパ面となっており、
   前記第３側壁の前記第４側壁に対向する第３対向面が凸面部と凹面部とを有する曲面状に形成されており、かつ、前記入力開口から前記出力開口に向かう方向において前記第３対向面の前記凸面部と前記凹面部とが繰り返し配置されるように並ぶ周期構造をなしており、
   前記第４側壁の前記第３側壁に対向する第４対向面が凸面部と凹面部とを有する曲面状に形成され、かつ、前記入力開口から前記出力開口に向かう方向において前記第４対向面の前記凸面部と前記凹面部とが繰り返し配置されるように並ぶ周期構造をなしており、
   前記第３対向面の前記凸面部と前記第４対向面の前記凹面部が対向して配置され、かつ、前記第３対向面の前記凹面部と前記第４対向面の前記凸面部が対向して配置され、
   前記入力開口の中心と前記出力開口の中心とを結ぶ直線を基準中心線とし、前記基準中心線から、前記第１対向面又は前記第２対向面に向かうにつれて、曲面状の前記第３対向面及び第４対向面の振幅が徐々に小さくなっていくスロート。
2. 前記第３対向面の凸面部の最頂点が前記基準中心線に接しており、
   前記第４対向面の凸面部の最頂点が前記基準中心線に接している請求項１に記載のスロート。
3. 前記入力開口から前記出力開口に向かう方向において、前記第３対向面及び前記第４対向面のそれぞれは、前記周期構造が１周期以上設けられている請求項１、又は２に記載のスロート。
4. 前記周期構造の前記入力開口側、及び前記出力開口側の少なくとも一方には、平面部が設けられており、前記平面部と前記凸面部との接続箇所が、前記平面部と前記凹面部との接続箇所よりも滑らかに接続されている請求項３に記載のスロート。
5. 前記入力開口から前記出力開口に向かう方向における所定の範囲にわたって、前記第３対向面と前記第４対向面との間隔が均一になっている請求項１〜４のいずれか１項に記載のスロート。
6. 前記基準中心線を通り、前記短手方向に沿って設けられた分割板によって、前記音道が第１空間及び第２空間に分割されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のスロート。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のスロートと、
   前記スロートの入力開口に配置された音源と、
   前記スロートの出力開口に配置されたホーンと、を備えたスピーカシステム。