JP6950590B2 - スロート、及びスピーカシステム - Google Patents

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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。
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