JPH04505241A - 拡声器及びそのホーン - Google Patents
拡声器及びそのホーンInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
−1−ン
本発明はホーン形の拡声器(ラウドスピーカ)に関し、より詳しくは、部屋、講
堂又は屋外演劇場等の聴取領域に音(サウンド)を発射することを意図したホー
ン形拡声器及び該拡声器用のホーンに関する。
主班夏1!
i!l11N、音響技術者は、音を発射すべき領域すなわち音を増強すべき領域
の周囲に、上記のようなホーン形拡声器を1つ以上配置する。そのような構成に
おける普遍的な試みは、聴取領域の全ての部分に均一な音圧を与えることであり
、この試みは、単一の拡声器により必要な音響出力が得られる場合でも、複数の
拡声器の使用を必要とすることがある。複数の拡声器の使用は、単にコストが嵩
むだけでなく、音響的性能を低下させる傾向がある。音源が多数あると、多数の
経路から音を受ける幾つかの場所が聴取領域内に生じ、異なる経路からの音波は
好ましくない位相差を有しており、これが音響性能を大幅に低下させる。
聴取領域が、閉じられた講堂の場合には、音響性能は、講堂の壁からの音響反射
によっても低下される。このため、音響技術者は、講堂の壁に衝突する音の強さ
が低レベルに制限されるように、閉じられた講堂に音を発射するのに用いる拡声
器を配置することが必要である。特定の音響レベルを創るには拡声器は1つだけ
でよいけれども、上記条件は、多数のホーン形拡声器を用いて初めて達成される
場合がある。
本発明の目的は、聴取領域に隣接して及び聴取領域の上方に配置できかつ実質的
に一定の音響強さパターン(sound 1ntensitypattern)
を創ることができるホーン形拡声器を提供することにある。この目的を達成する
には、ホーン形拡声器は、拡声器に隣接した聴取領域に対するよりも、拡声器か
ら離れた聴取領域に対して かに大きい音響エネルギを発射する音響強さパター
ンを創らなければならない。
本発明の他の目的は、聴取領域の境界を僅かに越えて延びている領域に成る音響
強さパターンを創り出すことができるホーン形拡声器を提供することにある。こ
の目的を矩形の講堂に適用するには、截頭形の音響強さパターンをもつホーンが
提供される。このように構成されたホーンは、閉鎖された長方形の講堂に用いる
のに適している。なぜならば、そのようなホーンは聴取領域の一方の端壁の中央
上方に取り付けることができるし、或いは、そのような2つのホーン形拡声器を
互いに青申合わせの関係にして聴取領域の中央上方に取り付けることもでき、こ
の結果生じる音響パターンが聴取領域と実質的に一敗するからである。これによ
り、講堂の壁に衝突する発射音のレベルが大幅に低減され、性能の低下を招く音
の反射が低レベルに減少される。
本発明の他の目的は、上記全ての目的を同時に満たすことができるホーン形拡声
器を提供することにある0本発明者は、矩形の講堂の聴取領域の一方の壁の中央
上方に取り付けることができ、かつ講堂の壁の周囲により制限された聴取領域に
均一な音圧を発射できるホーン形拡声器の提供を目毒している。
単一の拡声器でまかなうことができる講堂よりも長い講堂、すなわち単一のホー
ン形拡声器でまかなうことができる講堂よりも大きな音響エネルギを必要とする
講堂の場合には、本発明に従って構成された2つの拡声器を互いに背中合わせの
関係にして講堂の中央上方に取り付けて使用することが考えられる。講堂は連続
する2つの聴取領域をもつものも考えられ、この場合には、本発明に従って構成
された単一のホーン形拡声器を聴取領域の各々に設けることができる。
本発明の他の目的は、2つの拡声器を背中合わせの関係に配置したように機能す
る単一のユニットにおいて反対方向に向いた2つのホーン構造をもつ拡声器を提
供することにある。
これまでにも、ホーン形拡声器の音波の伝播を制御する多くの試みがなされてい
る。[拡声器のホーン(Loud−Speaker Horn)Jという名称に
係るPaul ’pi、 Kllpsch氏の米国特許第2,537.141号
には、制御された角度放射(controlled angular radi
ation)を行うホーン形拡声器が開示されており、この拡声器では、音波が
、最初に成る平面において、次に直交関係にある平面においてホーンの喉部から
拡散するようになっている。また、「ホーン形拡声器(Horn Loudsp
eaker) Jという名称に係るり、 Broadus Keels。
Jr、氏の米国特許第4,071,112号には、制御形音響パターン(c−o
ntrolled 5ound pattern)をもつホーン形拡声器が開示
されており、該拡声器では、音波の拡散が、ホーンの喉部から最初に指数関数的
に生じ、次に円錐的に生じるようになっている。
また、「拡声器のホーン(Loudspeaker Horn) Jという名称
に係るり、 Broadus Keele、 Jr、氏の米国特許第4,308
.932号には、矩形の聴取領域に斜めの角度から音響的カバー範囲(soun
d cov−erage)を形成できるホーン形拡声器が開示されている。更に
、D。
Broadus Keele+ Jr、氏は、1983年10月8日〜12日に
開催されたAudio Engineering 5ociety Conve
ntionの前に発表された「平らな矩形領域を斜めの角度からカバーする拡声
器ホーン(ALOUDSPEAKEI? HORN TIIAT C0VERS
A FLAT REC丁ANGULARAREA FROMAN 0BLIQ
[IE ANGLE) Jという名称に係る論文に彼の研究を発表している@
D、 Broadus Keele、 Jr、氏の上記米国特許及び論文に係る
ホーン形拡声器は、仰角の関数として水平カバー範囲を変化させるものであるが
、あらゆる仰角についてほぼ同一の音響エネルギを与えるものであり、従って、
矩形の聴取領域について均一な音圧を創り出すものではない、聴取領域の遠隔部
分はホーンの狭い部分を通って伝播される音波によりまかなわれ、聴取領域の隣
接部分はホーンの広い部分を通って伝播される音波によりまかなわれるけれども
、遠隔領域に指向される音響エネルギの密度は、ホーンからこれらの遠隔領域ま
での距離が大きいために、音圧の損失を補償するには不充分である。
1里Ω脱里
本発明によれば、聴取領域の中央上方の位置から聴取領域に均一な音圧を与える
ことができるホーン形拡声器が提供される0本発明の拡声器は、出力ボートを横
切って音響エネルギを均一に分散させるドライバと、該ドライバの出口ポートに
連結されたホーンであって聴取領域に音を指向させかつ分散させるように外方に
拡がった部分を備えたホーンとを有している。このホーンには、該ホーンの音入
口開口と外方に拡がった部分との間に配置された手段であって、外方に拡がった
部分に伝播される音を幅狭で長いバンドに閉じ込めかつ該バンド内の音響エネル
ギをバンドの一端から他端に向かって徐々に増大させる手段が設けられている。
より詳しくは、本発明のホーンは、音入口開口と口との間の音響経路を形成する
壁を有している。ホーンの音入口開口は、ドライバの出口ポートに対して音響的
に連結される。ホーンは、音入口開口から延びている連結部と、境界部から口ま
で延びていて、聴取領域に音を指向させかつ分散させる外方に拡がった部分とを
備えている。ホーンの連結部と外方に拡がった部分との境界部には、音響経路を
横切るようにスロットが配置されている。このスロットの断面積は、ホーンの口
の断面積よりかなり小さい、スロットは、両端部と、これらの両端部間に延びて
いる長軸とを有している。ホーンの壁は音響経路を形成しておりかつホーンの音
入口開口とスロットとの間に滑らかな移行部を形成している。また、ホーンは、
スロットの長軸に沿って音響エネルギを制御する手段を備えており、単位面積当
たりの音響エネルギが前記スロットの一端で最小になりかつ他端に向かって徐々
に増大するようにしている。
本発明の好ましい構成においては、ホーンの音入口開口が円形であり、ホーンの
連結部が、音入口開口とスロットとの間に2つの相互連結セクションを備えてい
る。連結部の第1セクシツンはスロットから延びている4つの平らな壁を有して
おり、第2セクシツンは第1セクシ5ンと音入口開口との間に配置されている。
第2セクシ3ンは、4つの平らな壁と円形の音入口開口との間の音響経路に滑ら
かな音響的移行部を形成している。
また、好ましい構成においては、ホーンの外方に拡がった部分は、相互連結され
る2つのセクションに区分されている。これらのセクションのうちの一方は、ホ
ーンの連結部から延びており、かつ意図した聴取領域の形状に伝播される音響を
制御できるように外方に拡がっている。他方のセクションは、前記一方のセクシ
ョンの拡がり率より大きい拡がり率で外方に拡がっている。
皿型Ωに皿
以下、添付図面に関連して本発明をより詳細に説明する。
第1図は、均一な音圧レベルを付与すべき矩形領域を示す線図である。
第2図は、第1図の2−2平面に沿う断面図である。
第3図は、本発明に従って構成された拡声器用ホーンの斜視図である。
第4図は、第3図の拡声器用ホーンの正面図である。
第5図は、第3図の拡声器用ホーンを用いた拡声器を示す側面図である。
第6図は、第3図〜第5図に示した拡声器用ホーンの平面図である。
第7図は、第5図の7−71に沿う断面図である。
第8図は、第5図の8−8線に沿う断面図である。
第9図は、第3図〜第8図の好ましい構造に従って構成された拡声器についての
2,000 Hzでの垂直棒レスポンスを示すものである。
第10図は、第9図の極レスポンスをもつ拡声器についての2.000 Hzで
の3次元応答パターンを示すグラフである。
第11図は、第9図の極レスポンスをもつ拡声器により講堂の圧平面上に発射さ
れた2、000 Hzでの音響強さを示す等圧図である。
第12図は、本発明の別の実施例を構成する拡声器用ホーンを示す斜視図である
。
第13図は、音響ドライバと組み合わせた第12図の拡声器用ホーンを示す側面
図である。
第14図は、第13図の14−14線に沿う拡声器用ホーンの断面図である。
第15図は、本発明の更に別の実施例を構成する拡声器用ホーンを示す斜視図で
ある。
第16図は、第15図の拡声器用ホーンの正面図である。
第17図は、音響ドライバと組み合わせた第15図の拡声器用ホーンを第16図
の17−17&*に沿って断面した断面図である。
第18図は、第3図〜第8図の拡声器を改良した拡声器を示す正面図である。
発側!」1七T疲酉
本発明は、円形、正方形、長方形、截頭三角形等の任意の幾何学的形状をもつ聴
取領域に適用できるものであるが、殆どの講堂は長方形の形状を有しているため
、本発明は長方形に適用した場合に関連して説明する。第1図及び第2図は、講
堂の聴取領域のあらゆる部分について均一な音圧レベルを与える場合に、拡声器
の垂直方向及び水平方向の音響分布の形状を適合させることの問題点を示すもの
である。拡声器10は、講堂の床14上の距離Hの位置で、講堂の一方の端壁1
2の中央に取り付けられている。
講堂は、第1の端壁12から間隔を隔てて配置された第2の端壁16を有してい
る0図示の特定の構成においては、第2端壁16と第1端壁12との間隔は、床
14上に取り付けられた拡声器10の距離Hの2.75倍になるように選択され
ている。このように構成した場合は、拡声器10の垂直音響パターンは、第2図
に示すように70°の角度にわたる音響分布(sound distribut
ion)を形成する必要があり、後述のように、70”の垂直音響伝播角度は、
本発明により構成される拡声器10にとっての実用的限度である。
また、講堂は側壁18.20を有しており、該側壁18.20は拡声器10の水
平音響パターンを決定する。拡声器10から端壁12に隣接する直ぐ下方に上向
される音波の場合には、端壁12に隣接する聴取領域は、90′″の垂直音響伝
播角度を必要とする。しかしながら、講堂の反対側端部における端壁16の基部
に到達する音波の場合には、僅かに38°の音響伝播角度が必要とされるに過ぎ
ない、端壁12.16に対して平行な平面についての音響伝播角度は、これらの
平面が端壁16から遠ざかって端壁12に到達するとき、38″から90°まで
増大する。必要とされる水平音響伝播角度及び垂直音響伝播角度は、慣用的な幾
何学的公式から決定される。垂直音響伝播角度は、次の式で与えられる。
A、 =tan −’ (H/ L)
ここで、rHJは床14からの拡声器10の距離、rLJは拡声器IOと端壁1
6との距離である。また、水平音響伝播角度は次の式で与えられる。
A、= 2jan −’ (H/D)
ここで、rDJは側壁18と20との間の距離の1/2である。
第3図〜第8図に示す拡声器10は、第1図及び第2図に示す講堂の床14を横
切って均一な音圧レベルを創り出すように設計されている。この拡声器10は、
ドライバ22及びホーン24を有している。ドライバ22は慣用的な構成であり
、例えばミシガン州のElectro−Voice、 Incorporate
d of Buchanan社により市販されているモデルDIIIAのような
製品である。このドライバ22は500〜20.000Hzにわたる周波数範囲
で作動し、かつ出力カンプリング機構26を存している。この出力カンプリング
機構26は、ホーン24への連結に適した円形開口28を備えた出力カップリン
グフランジ26を有している。ドライバ22は、カップリングフランジ26の開
口28を横切って、単位面積当たりの均一な音圧を創り出す。
ホーン24はシェル30により形成されており、該シェル30には、円形開口3
4を備えたカンプリングフランジ32が設けられている。このカップリングフラ
ンジ32はドライバ22のカンプリングフランジ26に固定される。ドライバ2
2のカンプリングフランジ26の開口28はホーン24のカップリングフランジ
32の開口34に連結されて、ドライバ22をホーン24に音響的に連結する。
シェル30は内部の音伝播チャンネル36を形成しており、該音伝播チャンネル
36はホーン24を通ってその開口34から口38まで延びている。
音伝播チャンネル36は、ホーン24の音響的に連通している3つの部分、すな
わち、喉部4oと、連結部42と、外拡がりの朝顔(bell) 44を通って
延びている。音伝播チャンネル36の横断面(@面積)は、入口開口34におけ
る円形の!!断面から、連結部42と外拡がり朝顔44との境界部47に設けら
れた幅狭スロット46の横断面まで変化している。音伝播チャンネル36の横断
面は、入口開口34から、喉部4oを通り、該喉部4oと連結部42との境界部
における横断面(この横断面は、第7図に示すように、スロット46の小さなバ
ージランである)へと、シェル30の滑らかな湾曲面により徐々に変形すなわち
融合されている。チャンネル36の形状の変形に加え、喉部4oはホーン24の
喉部を形成していて、ドライバ22に適正な負荷を与える。
連結部42においては、シェル30は、音伝播チャンネル36を形成している壁
48.50.52.54により形成されている。
壁50.54は、ホーン24の垂直平面56 (すなわち、この垂直平面56は
、ホー724の中心軸線及び長軸を横切る平面である)に対して垂直である。ま
た、壁50.54は実質的に平らで、喉部40から互いに外方に拡がっている。
連結部42においては、壁50.54は互いに平行な対向縁部を有しており、壁
48.52は、壁50と52とのそれぞれの対向端部の間に延びていて、連結部
42を通る音伝播チャンネル36の一部を形成している。壁48.52は、壁5
4に隣接する部分がほぼ平らで、壁5oに隣接する領域においては互いに外方に
湾曲している(すなわち、壁50の方が壁54よりも幅広である)、従って、音
伝播チャンネル36の横断面は、喉部40と連結部42との境界部と、連結部4
2と朝顔44との間の境界部47との間では垂直方向に拡がっているけれども、
水平方向には、上記境界部同士の間で寸法的に一定に保たれている。また、壁4
8.50,52.54は、連結部42と朝顔44との境界部47における音伝播
チャンネル36をスロット4Gとして形成しており、該スロット46は、側壁5
4に隣接する部分が最も幅狭でありかつ側壁50に隣接する部分が最も幅広であ
る。連結部42は、喉部40と朝R44との間で、音伝播チャンネル36の横断
面すなわち断面積が拡大しているが、これらの各横断面における単位面積当たり
の音響エネルギを一定に維持している。連結部42の全体にわたって、壁50に
隣接する領域は壁54に隣接する領域よりも大きいので、壁5oに隣接する音響
エネルギも壁54に隣接する音響エネルギより大きく、この関係はスロット46
にも当てはまる。従って、喉部40及び連結部42は、ドライバ22からホーン
24の朝R44に伝播される音を幅狭で長いバンドに閉じ込める手段と、このバ
ンド内の音響エネルギをバンドの一端から他端へと徐々に増大させる手段とを構
成する。
壁50.54はホーン24の朝顔44の領域に設けられていて、該朝顔44の領
域においては平らに保たれている。壁48.52も朝顔44の領域に設けられて
いて、これらの壁48.50はそれぞれパネル58.60を備えている。これら
のパネル58.60は、スロット46から延びておりかつ垂直平面56に対して
等しい角度で外方に拡がっている。パネル58.60は、スロット46からの音
波の拡散を許容しかつ音伝播の水平角度を制御する。従って、パネル58.60
は、所望の伝播角度が得られるように互いに配置される。
また、壁48.52はそれぞれ、平らな第2パネル62.64を備えており、こ
れらのパネル62.64は、第1パネル58.60の縁部からホーン24の口3
8まで延びている。これらの第2パネル62.64もホーン24の垂直平面56
から等しい角度で拡がっているが、第2パネル62.64は第1パネル58.6
0よりも非常に大きい角度で拡がっていて、拡声器10の周波数範囲の全体にわ
たって均一な出力が得られるようになっている0口38の周囲には矩形の補強リ
ム66が設けられており、壁48.50.52.54はこのリム66に終端して
いる。
第1図及び第2図は、本発明に従って構成された拡声器lOを用いて、四角形の
講堂により形成された聴取領域に音を伝える一般的な通用例を示すものである。
多く見られる講堂の寸法は、高さ81幅2H1及び長さく奥行)2.75Hであ
る。拡声器10を聴取領域の上方の高さHの箇所で一方の端壁12の中央に取り
付ければ、必要な音響パターンを計算することができる。拡声器10の直ぐ下の
領域に音を伝えるには、拡声器10から90°の角度で音を伝播しなければなら
ない。一方、講堂の他端部に音を伝えるには、38°の角度で音を伝播しなけれ
ばならない、また、講堂の端壁12と16との間の各横方向部分について相互に
関係付ける必要があり、各横方向部分が両端壁16.12の間で選択されるとき
、これらの角度は38〜90′″の範囲内にあるであろう。
第5図に最も良く示すように、音伝播チャンネル36は、3つの別々の部分、す
なわち、喉部40、連結部42、朝18144を有していると考えることができ
る。音伝播チャンネル36の各部分40.42.44において、ホーン24の垂
直平面56に対して垂直な平面で測定した音伝播チャンネル36の断面積は、各
部分40.42.44の音波受入れ端部から音波出口端部に至る数学的関数に従
って均一に増大する。音伝播チャンぶル36の喉部40の断面積は、カンプリン
グフランジ32の平面から増大して、ドライバ22に充分な負荷を与える。音伝
播チャンネル36の連結部42の断面積は、喉部40との境界部からの距離に比
例して増大する。音伝播チャンネル36の朝顔44の断面積2つの部分に区分さ
れる。スロット46から延びておりかつ第1パネル58.60に直面している第
1部分は、はぼ、スロット46からの距離の2乗に従って増大する。第2パネル
62.64に直面しておりかつ第1部分と口38との間に延びている第2部分は
、急激に外方に拡がっている朝顔である。
本発明者は、音響出力(acoustic power)が波光領域(wave
f−ront area)を横切って均等に分散されるという事実を利用してい
る。壁54に隣接するスロット46の部分を通る音波は拡声器10に最も近い聴
取領域の部分に発射され、壁50に隣接するスロット46の他の部分を通る音波
は拡声器10から最も遠い聴取領域の部分に発射されるため、これらの2つの領
域の相対音響出力は、スロット46の2つの部分の相対サイズと同じである。ホ
ーンの上記好ましい構成によれば、垂直角度は60’であり、これは、壁54に
隣接する10°のセグメントを通って伝播されるべき音響出力の7倍の音響出力
を、壁50に隣接するスロ7)46の10’のセグメントを通して伝播させるこ
とを要する。
現に理解されているように、垂直方向の拡がり(expansion)に関して
は別々の点音源(point 5ources)、すなわち、平面56に対して
垂直な拡がりと、ホーン24を通って伝播される音波の水平方向の拡がりとがあ
る。スロット46は、平面56に対して垂直な拡散(dispersion)を
制御するホーン240表面(すなわち、パネル58.60)に関する点音源とし
て機能する。従って、スロット46における壁48と52との間の距離は充分に
小さくして、スロット46が、水平方向の拡散に関する点音源としてl!能でき
るようにしなければならない、従って、この距離は、ホーンにより制御すべき最
高周波数における1波長を超えてはならない。
ホーンを通って伝播される音波の垂直方向の拡散は、壁5o、54により制御さ
れ、これらの壁50.54は、示−ン24の喉部40に位置する有効点音源から
の音波の垂直方向への拡がりを制限する。
音伝播チャンネル36は、波光の長軸(s+ajor axis)が、ホーン2
4により伝播すべき最高周波数における波長の約2倍より長くなる前に、スロッ
ト46の形状を確立しなければならない、この条件は、ホー724が比較的高い
周波数を再現するものである場合には、喉部40が数インチの長さを超えてはな
らないことを意味している。また、ホーン24の連結部42の長さは、スロット
46に、伝播すべき最大波長に比べて充分に長い長軸を与えるのに充分な長さで
なくてはならない、スロット46の長軸の長さは、口38のサイズを決定するフ
ァクタと同じファクタにより決定される。
第9図〜第11図は、上記実施例の構成による拡声器の2.000Hzにおける
音響レスポンスパターンを示すものである。第9図は、位268に配置された拡
声器の垂直橿レスポンスを示すものである。このレスポンスは、遠くの聴取領域
(すなわち、第1図の壁16に隣接する領域)にかなりのエネルギを伝播するた
めの高度の指向性を有している。第10図は、包囲体内の位置68(第9図にお
ける場合と同じ位置)に配置された拡声器と同じ拡声器についての同じ周波数で
の3次元図である。第11図は、第1図の拡声器10の位置に取り付けられた拡
声器についての同じ周波数における音響レスポンスを床14上で測定したもので
ある。従って、この場合には、拡声器10は床14から高さHの位置に配置され
、床14上の領域70に指向されている。このターゲッtnI域70を囲む閉リ
ング72.74.76が示されており、この図は、ターゲフHI域70を囲む領
域が、それぞれ−3dB、−6dB。
−9dBより大きいレスポンスをもっことを示している。単位Hで測定された距
離は、床14の上方の拡声器の高さに等しい。
第12図、第13図及び第14図には、本発明の別の実施例が示されている。前
述の実施例における構成部材と同じものは、前述の実施例に用いた番号と同じ番
号で示されている。この拡声器10Aは、ドライバ22及びホーン24Aを有し
ている。ドライバ22は慣用的な構成であり、カップリングフランジ26の開口
28を横切って、単位面積当たりの均一な音圧を発生する。
ホーン24Aはシェル3OAにより形成されており、該シェル30Aには円形開
口34を備えたカップリングフランジ32が設けられている。このカンプリング
フランジ32はドライバ22のカンプリングフランジ26に固定される。ドライ
バ22のカップリングフランジ26の開口28はホーン24Aのカップリングフ
ランジ32の開口34に連結されて、ドライバ22をホーン24Aに音響的に連
結する。シェル30Aは内部の音伝播チャンネル36Aを形成しており、該音伝
播チャンネル36Aはホーン24Aを通ってその開口34から口38Aまで延び
ている。
音伝播チャンネル36Aは、ホーン24Aの音響的に連通している3つの部分、
すなわち、喉部40Aと、連結部42Aと、外拡がりの朝間44Aを通って延び
ている。音伝播チャンネル36Aの横断面(断面積)は、入口間口34における
円形の横断面から、連結部42Aと外拡がり朝11i44Aとの境界部に設けら
れた幅狭スロット46Aの横断面まで変化している0本発明のこの実施例におい
ては、スロット46Aは壁54Aに対して垂直でありかつ口38Aに対しては平
行である。音伝播チャンネル36Aの横断面は、入口間口34から、喉部40A
を通り、該喉部40Aと連結部42Aとの境界部における横断面(この横断面は
、第14図に示すように、スロット46Aの小さなバージョンである)へと、シ
ェル30Aの滑らかな湾曲面により徐々に変形すなわち融合されている。
連結部42Aにおいては、シェル3OAは、音伝播チャンネル36Aを形成する
壁48A、50A、52A、54Aにより形成されている。壁50A、54Aは
、ホーン24Aの垂直平面56A(すなわち、この垂直平面56Aは、ホーン2
4Aの中心軸線55Aを横切りかつホーン24Aの長軸である平面)に対して垂
直である。また、壁50A、54Aは中心軸線55Aの両側に等角度をなして配
置されており、同様に、壁48A、52Aも中心軸線55Aの両側に等角度をな
して配置されている。壁50A、54Aは、連結部42A及び喉部40Aの全体
にわたって平らな平面壁であり、壁54Aは口38Aに対して垂直に配置されて
いる。
喉部40Aと連結部42Aとの境界部はカップリングフランジ32に対して平行
に配置されており、連結部42Aと朝111144Aとの境界部を形成するスロ
ット46Aは、壁54Aに対して垂直に配置されている。従って、音伝播チャン
ネル36Aの連結部42Aを通って伝播される音波は、最初に、954Aに隣接
するスロット46Aの部分を横切り、次に、壁50Aに隣接するスロット46A
の部分を横切る。
連結部42Aにおいては、壁50A、54Aは互いに平行な対向縁部を有してお
り、壁48A、52Aは、壁50Aと52Aとのそれぞれの対向端部の間に延び
ていて、連結部42Aを通る音伝播チャンネル36Aの一部を形成している。壁
48A、52Aは、壁54Aに隣接する部分がほぼ平らで、壁50Aに隣接する
領域においては互いに外方に湾曲している(すなわち、壁50Aの方が壁54A
よりも幅広である)、従って、音伝播チャンネル36Aの横断面は、喉部40A
と連結部42Aとの境界部と、連結部42Aと朝R44Aとの間の境界部との間
では垂直方向に拡がっているけれども、水平方向には、上記境界部同士の間で寸
法的に一定に保たれている。また、壁48A、50A、52A。
54Aは、連結部42Aと朝R44Aとの境界部における音伝播チャンネル36
Aをスロット46Aとして形成しており、該スロフ)46Aは、側壁54Aに隣
接する部分が最も幅狭で、側壁50Aに隣接する部分が最も幅広である。連結部
42Aは、喉部40Aと朝f144Aとの間で、音伝播チャンネル36Aの横断
面すなわち断面積が拡大しているが、これらの各横断面における単位面積当たり
の音響エネルギを一定に維持している。連結部42Aの全体にわたって、壁50
Aに隣接する領域は壁54Aに隣接する領域よりも大きいので、壁50Aに隣接
する音響エネルギも壁54Aに隣接する音響エネルギより大きく、この関係はス
ロット46Aにも当てはまる。従って、喉部40A及び連結部42Aは、ドライ
バ22からホーン24Aの朝fi44Aに伝播される音を幅狭で長いバンドに閉
じ込める手段と、このバンド内の音響エネルギをバンドの一端から他端へと徐々
に増大させる手段とを構成する。
壁50A、54Aはホーン24Aの朝顔44Aの領域に設けられていて、該朝[
44Aの領域においては平らに保たれている。
148A、52Aも朝1144Aの領域に設けられていて、これらの壁48A、
50Aはそれぞれパネル58A、60Aを備えている。これらのパネル58A、
60Aは、スロット46Aから延びておりかつ垂直平面56Aに対して等しい角
度で外方に拡がっている。パネル58A、60Aは矩形をなしており、スロット
46Aに対して平行に配置されている。また、パネル58A、60Aは、スロッ
ト46Aからの音波の拡散を許容しかつ音伝播の水平角度を制御する。従って、
パネル58A、60Aは、所望の伝播角度が得られるように互いに配置される。
また、壁48A、52Aはそれぞれ、平らな第2パネル62A、64Aを備えて
おり、これらのパネル62A、64Aは、第1パネル58A、60Aの縁部から
ホーン24Aの口38Aまで延びている。これらの第2パネル62A、64Aも
ホーン24Aの垂直平面56Aから等しい角度で拡がっているが、第2パネル6
2A、64Aは第1パネル58A、60Aよりも非常に大きい角度で拡がってい
て、拡声器の周波数範囲の全体にわたって均一な出力が得られるようになってい
る0口38Aの周囲には矩形の補強リム66Aが設けられており、壁48A、5
0A、52A、54Aはこのリム66Aに終端している。
第12図〜第14図の実施例においては、スロット46Aは、ホーン24Aを通
って伝播される音波を水平方向に拡げる点音源を形成し、ホーン24Aの喉部4
0Aの音響的喉部は、ホーン24Aを通って伝播される音波を垂直方向に拡げる
有効な点音源を形成する。この設計は、音波の幅狭部分よりも幅広の、連結部4
2Aにおけるスロット46Aの部分を通る音波の一部を制御できる長い経路を形
成でき、かつ拡声器10Aを聴取領域に指向させる便利な形状が得られるという
利点を有している。
第15図〜第17図は、本発明による更に別の実施例を構成する拡声器10Bを
示すものである。この実施例における構成部材の成るものは前述の実施例におけ
る構成部材と同じであり、それらの構成部材については前に用いた参照番号と同
じ参照番号を用いている。拡声器10Bは、ドライバ22及びホーン24Bを有
している。ドライバ22は慣用的な構成であり、カップリングフランジ26の開
口28を横切って、単位面積当たりの均一な音圧を発生する。
ホーン24Bはシェル30Bにより形成されており、該シェル30Bには円形開
口34を備えたカップリングフランジ32が設けられている。このカンプリング
フランジ32はドライバ22のカップリングフランジ26に固定される。ドライ
バ22のカップリングフランジ26の開口28はホーン24Bのカップリングフ
ランジ32の開口34に連結されて、ドライバ22をホーン24Bに音響的に連
結する。シェル30Bは内部の音伝播チャンネル36Bを形成しており、咳音伝
播チャンネル36Bはホーン24Bを通ってその開口34から口3BBまで延び
ている。
音伝播チャンネル36Bは、ホーン24Bの音響的に連通している3つの部分、
すなわち、喉部4OBと、連結部42Bと、外波がりの朝R44Bを通って延び
ている。音伝播チャンネル36Bの横断面(断面積)は、入口開口34における
円形の横断面から、連結部42Bと外波がり朝1144Bとの境界部に設けられ
た幅狭スロット46Bの横断面まで変化している。音伝播チャンネル36Bの横
断面は、入口開口34から、喉部4OBを通り、該喉部40Bと連結部42Bと
の境界部における横断面(この横断面は、第16図に示すように、スロット46
Bの小さなバージぢンである)へと、シェル30Bの滑らかな湾曲面により徐々
に変形すなわち融合されている。
連結部42Bにおいては、シェル30Bは、音伝播チャンネル36Bを形成する
壁48B、50B、52B、54Bにより形成されている。壁50B、54Bは
、ホーン24Bの垂直平面56B(すなわち、この垂直平面56Bは、ホーン2
4Bの中心軸線55Bを横切りかつホーン24Bの長軸である平面)に対して垂
直である。また、壁50B、54Bは中心軸&155Bの両側に等角度をなして
配置されており、同様に、壁48B、52Bも中心軸線55Bの両側に等角度を
なして配置されている。壁50B、54Bは、喉部40B、連結部42B及び朝
顔44Bの全体にわたって平らな平面壁である。
喉部40Bと連結部42Bとの境界部はカップリングフランジ32に対して平行
に配置されている。壁50B、54Bはホーン24Bの全体にわたって平らであ
り、連結部42Bにおいては、壁50B、54Bは、等幅の平行な対向縁部を備
えている。壁48B、52Bは、それぞれ、壁50B、54Bの対向端部の間で
互いに平行に延びており、連結部42Bを通る音伝播チャンネル36Bの一部を
形成している。従って、音伝播チャンネル36Bの横断面は、喉部40Bと連結
部42Bとの境界部と、連結部42Bと朝顔44Bとの間の境界部との間では垂
直方向に拡がっているけれども、水平方向には、上記境界部同士の間で寸法的に
一定に保たれている。また、壁48B、50B、52B、54B 。
は、スロット46Bにおける音伝播チャンネル36Bを形成している。
壁48B、52Bには、複数のベーン78.80.82が、これらの壁に対して
垂直に取り付けられており、これらのベーンは、喉部40Bと連結部42Bとの
境界部からスロット46Bまで延びている。これらのベーン78.80.82は
、喉部40Bと連結部42Bとの境界部47における音伝播チャンネル36Bを
等面積部分に区分している。この境界部においては単位面積当たりの音響エネル
ギが等しくなるので、ベーン間の各経路は、喉部40Bから同じ音響エネルギを
受ける1図示の特定の構成においては、音伝播チャンネル36Bは、3枚のベー
ン78.80.82により4つの音響経路84.86.88.90に区分されて
いるが、これより多数(又は少数)のベーンを用いて、音伝播チャンネル36B
をこれより多数(又は少数)の音響経路に区分することができる。
4つの音響経路84.86.88.90は、連結部42Bと朝#44Bとの境界
部にあるスロット46Bに等しい音響エネルギを分配するけれども、ベーン78
.80.82は、この音響エネルギを異なる領域92.94.96.98に分配
できるように配置されている。領域92は最小の領域であり、従って単位面積当
たり最大の音響エネルギが、スロット46Bのこの部分を通る。
領域94.96.98は徐々に大きくなっており、従って、スロ7)46Bのこ
れらの部分を通る音響エネルギは徐々に小さくなる。従って、喉部40B及び連
結部42Bは、ドライバ22からホーン24B0)朝顔44Bに伝播された音を
、幅狭で長いバンドに閉じ込めるもう1つの手段、及びバンド内の音響エネルギ
を該バンドの一端から他端へと徐々に増大させる手段を構成する。。
壁50B、54Bは、+−724B(7)朝IM44B(D領域に設ケラれてい
て、該朝1144Bの領域においては平らに保たれている。
壁48B、52Bも朝1144Bの領域に設けられていて、これらの壁48B、
50Bはそれぞれパネル58B、60Bを備えている。これらのパネル58B、
60Bは、スロット46Bから延びておりかつ垂直平面56Bに対して等しい角
度で外方に拡がっている。パネル58B、60Bは矩形をなしており、スロット
46Bに対して平行に配置されている。また、パネル58B、60Bは、スロソ
)46Bからの音波の拡散を許容しかつ音伝播の水平角度を制御する。従って、
パネル58B、60Bは、所望の伝播角度が得られるように互いに配置される。
また、壁48B、52Bはそれぞれ、平らな第2パネル62B、64Bを備えて
おり、これらのパネル62B、64Bは、第1パネル58B、60Bの縁部から
ホーン24Bの口38Bまで延びている。これらの第2パネル62B、64Bも
ホーン24Bの垂直平面56Bから等しい角度で拡がっているが、第2パネル6
2B、64Bは第1パネル58B、60Bよりも非常に大きい角度で拡がってい
て、拡声器の周波数範囲の全体にわたって均一な出力が得られるようになってい
る0口38Bの周囲には矩形の補強リム66Bが設けられており、壁48B、5
0B、52B、54Bはこのリム66Bに終端している。第12図〜第14図に
示した実施例と同様に、スロット46Bは、ホーン24Bを通って伝播される音
波を水平方向に拡げる点音源を形成し、ホーン24Bの喉部40Bの音響的喉部
は、ホーン24Bを通って伝播される音波を垂直方向に拡げる有効な点音源を形
成する。
上記実施例においては、水平伝播角度は、第1実施例において番号5日、60で
示した、朝顔44の第1パネルにより制御される。これらの第1パネルは平らで
あるから、水平伝播角度は、スロット46の長さに沿って同一になる。しかしな
がら、第1パネル58.60同士のなす角度が単位面積当たりの最大の音響エネ
ルギを伝播するスロット46の部分に隣接していない場合には、ホーン24から
伝播される音波を、第1図及び第2図に示す条件下の矩形の聴取領域により近く
一致させることができる。第18図の実施例は、第1実施例を改良したものであ
り、この目的を達成することができる。しかしながら、第18図に示す実施例の
教示は、図示の他の実施例にも等しく通用できるものである。
第18図に示す拡声器10Cのドライバ、喉部及びホーン24Cの連結部は、第
3図〜第8図に示した第1実施例のものと同一であるため、これらを更に図示す
ることは省略する。しかしながら、第18図の拡声器10Cは、ホーン24Cの
一部(朝顔44Cと呼ぶ部分)の構造が第1実施例とは異なっている。
ホーン24Cはスロット46を有しており、該スロット46を通って音波が朝t
144Gに伝播される。スロット46は、ホーン24Cの連結部42におけるシ
ェル30の壁48.52により形成されていて、シェル30の壁50と54との
間に配置されている。スロット46の幅は、その一端100の方が他端102よ
りも大きく、従って、単位面積当たりの音響エネルギは、端部100における音
響エネルギの方が端部102における音響エネルギよりも大きい。また、スロッ
ト46は、その端部102から端部100に向かって、単位長さ当たりの面積が
徐々に増大している。
ホーン24Cは1対の第1パネル58C,60Cを有している。
これらの第1パネル58C160Cはスロット46の両側にあって、ホーン24
Cの中心平面56に対して等角度で拡散している。
第1パネル58C,60Cは、スロット46から、壁50と54との間で支持リ
ム66Cまで延びている1対の第2パネル62C164Cまで延びている。第1
パネル58C160C及び第2パネル62C,64Cは、ホーン24Cの中心平
面56の両側で対称的に配!されている。
矩形の聴取領域の一端から音を下向きに発射する場合には、拡声器から遠い側の
講堂の端部についての水平偏向角度の方が、拡声器に隣接する講堂の端部につい
ての水平偏向角度よりかなり小さい、第1図及び第2図に関連して示した例では
、講堂の遠い側の端部についての水平偏向角度は38″であり、隣接した端部に
ついての水平偏向角度は70@である。第18図において、第1パネル58C1
60Cは、中心平面56に対する角度が端部100において最小かつ端部102
において最大であって、中心平面56に対する第1パネル58C,60Cの各部
の角度が端部102から端部100にかけて徐々に増大するように形成される。
この構成により、講堂の一端の上方から伝播される音波が、矩形の聴取領域に実
質的に一致するパターンを講堂の床上に形成することが可能になる。
スロット46から第2パネル62C164Cまで測定した第1パネル58C,6
0Gのそれぞれの幅は一定であり、かつ第3図〜第8図に示した実施例のものと
同じである。第2パネル62C164Cは矩形で平らな部材であり、従って、ホ
ーン24Cは、スロット46の端部102におけるよりも端部100において最
も幅狭になり、これにより、截頭形のホーン口38C及びリム66Cになる。音
の拡散を所望の低い周波数に制御し、ホーンにより制御すべき最低周波数で少な
くとも1/4波長にするには、上記条件下で、第1パネル58C560Cの幅を
できる限り大きくする。
当業者は、本発明の他の利点を認識できるであろうし、また、本願明細書におい
て詳述したちの以外に本発明の他の用途及び適用を案出できるであろう9例えば
、聴取領域として連続した2つの聴取領域を考えることができるし、本発明に従
って構成された2つの拡声器を聴取領域の中央で背中合わせにして取り付けるこ
ともできる。更に、ドライバのダイヤフラムから二股カブラを介して又は直接的
に、共通のドライバにより駆動される本発明に従って構成された2つのホーンを
用いて、そのような聴取領域に音をまかなうこともできる。従って、本発明の範
囲は上記説明により制限されるものではなく、請求の範囲の記載によってのみ制
限されるものである。
要約書
拡声器は、出力ボートを横切って音響エネルギを均一に分散させるドライバと、
該ドライバの出口ボートに連結されたポーンであっ外方に拡がった部分に伝播さ
れる音を幅狭で長いバンドに閉じ込め国際調査報告
Claims (20)
- 1.−領域の上方の位置から前記領域に音を発射する拡声器において、音響出力 ポートを備えたドライバを有しており、該ドライバが、拡声器の全周波数範囲に ついて音響出力ポートを横切る音響エネルギの均一分布を形成し、音入口開口と 口との間に延びている音事径路を形成する壁を構えたホーンを有しており、該ホ ーンの前記音入口開口が前記ドライバの音9出力ポートに対して音響的に連結さ れており、前記ホーンが、前記音入口開口から境界部まで延びている連結部と前 記境界部から前記口まで延びている外方に拡がった部分とを請えており・前記ホ ーンの壁の部分が特定形状のスロットを形成しており、核スロットが、前記連結 部と前記口より実質的に小さい横断面をもつ外方に拡がった部分との境界部にお ける音事径路を横切って延びており・前記スロットが長軸と該長軸の両端部とを 請えており、前記ホーンの壁がホーンの前記音入口羽口と前記スロットとの間に 滑らかな移行部を形成しており、前記ホーンが前記スロットの長軸に沿って音響 エネルギを制御する手段を備えており、単位面積当たりの音響エネルギが前記ス ロットの第1部分で最小でありかつ第2部分で最大であり、音響エネルギが前記 スロットの第1部分と第2部分との間で徐々に増大することを特徴とする拡声器 。
- 2.前記スロットを形成する、前記ホーンの壁の前記部分が、前記スロットの長 軸に沿って音響エネルギを制御する手段を備えており、前記スロットの長軸に対 して垂直なスロットの幅がスロットの長さに沿って変化しており、前記スロット がその前記第1部分に隣接する最小幅を有しており、前記スロットの幅が前記第 1部分から前記第2部分に隣接する最大幅まで増大していることを特徴とする請 求の範囲第1項に記載の拡声器。
- 3.前記ホーンの音入口開口が円形であり、前記ホーンの連結部が、前記スロッ トから延びている4つの平らな壁を備えた第1セクションと、該第1セクション と前記音入口関口との間に延びている第2セクションとを備えており、該第2セ クションが、前記4つの平らな壁と円形の前記音入口開口との間の音響経路の音 響的移行部を形成していることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の拡声器。
- 4.前記スロットの前記第1部分該スロットの一端に配置されており、前記スロ ットの前記第2部分が該スロットの他端部に配置されており、前記スロットの長 軸上で測定した前記第1部分の長さと第2部分の長さとが等しく、前記第1部分 の面積が前記第2部分の面積の約1/6であることを特徴とする請求の範囲第2 項に記載の拡声器。
- 5.前記ホーンの前記外方に拡がった部分が、前記スロットから延びている第1 セクションと、該第1セクションから前記ホーンの前記口まで延びている第2セ クションとを備えており、該第2セクションが前記第1セクションから外方に拡 がっている朝顔であり、 該朝顔の拡がり率が、前記ホーンの外方に拡がった部 分の第1セクションの任意の部分の拡がり率よりかなり大きいことを特徴とする 請求の範囲第1項に記載の拡声器。
- 6.前記ホーンの前記口が矩形であることを特徴とする請求の範囲第5項に記載 の拡声器。
- 7.前記ホーンの前記口が、前記スロットの中心軸線に対して垂直な2つの平行 な縁部を備えており、これらの縁部のうちの一方の縁部が、前記スロットの一端 に隣接して配置されておりかつ前記スロットの他端における他方の縁部よりも短 いことを特徴とする請求の範囲第5項に記載の拡声器。
- 8.−領域の上方の位置から前記領域に音を発射する拡声器用のホーンにおいて 、音入口開口と口との間に延びている音響経路を形成する壁を有しており、ホー ンの前記音入口開口がドライバに対し音響的に連結でき、前記ホーンが、前記音 入口閉口から境界部まで延びている連結部と、前記境界部から前記口まで延びて いる外方に拡がった部分とを有しており、前記ホーンの壁の部分が特別な形状の スロットを形成しており、該スロットが、前記連結部と外方に拡がった部分との 間の、前記口よりも実質的に小さな横断面をもつ音響経路を横切って延びており 、前記スロットが中心の長軸と該長軸の両端部とを備えており、前記ホーンの前 記壁が該ホーンの前記音入口開口と前記スロットとの間に滑らかな移行部を形成 しており、前記ホーンが前記スロットの長軸に沿って音響エネルギを制御する手 段を有しており、単位面積当たりの音響エネルギが、前記スロットの一端におい て最小で、他端に向かって徐々に増大することを特徴とする拡声器用ホーン。
- 9.前記スロットを形成する前記ホーンの壁の前記部分が、前記スロットの長軸 に沿って音響エネルギを制御する手段を備えており、前記スロットが、その前記 一端に隣接する最小幅を有しており、前記スロットの幅が前記一端から前記他端 に隣接する量大幅まで増大していることを特徴とする請求の範囲第8項に記載の 拡声器用ホーン。
- 10.前記ホーンの音入口開口が円形であり、前記ホーンの連結部が、前記スロ ットから延びている4つの平らな壁を備えた第1セクションと、該第1セクショ ンと前記音入口開口との間に延びている第2セクションとを備えており、該第2 セクションが、前記4つの平らな壁と円形の前記音入口開口との間の音響経路の 音響的移行部を形成していることを特徴とする請求の範囲第9項に記載の拡声器 用ホーン。
- 11.前記スロットの一方の端部から所与の距離だけ延びている前記スロットの 第1部分の面積が、前記スロットの他方の端部から所与の距離だけ延びている前 記スロットの第2部分の面積の約1/6であることを特徴とする請求の範囲第9 項に記載の拡声器用ホーン。
- 12.前記ホーンの前記外方に拡がった部分が、前記スロットから延びている第 1セクションと、該第1セクションから前記ホーンの前記口まで延びている第2 セクションとを備えており、該第2セクションが前記第1セクションから外方に 拡がっている朝顔であり、該朝顔の拡がり率が、前記ホーンの外方に拡がった部 分の第1セクションの任意の部分の拡がり率よりかなり大きいことを特徴とする 請求の範囲第9項に記載の拡声器用ホーン。
- 13.前記ホーンの前記口が矩形であることを特徴とする請求の範囲第12項に 記載の拡声器用ホーン。
- 14.前記ホーンの前記口が、前記スロットの中心軸線に対して垂直な2つの平 行な縁部を備えており、これらの縁部のうちの一方の縁部が、前記スロットの一 端に隣接して配置されておりかつ前記スロットの他端における他方の縁部よりも 短いことを特徴とする請求の範囲第12項に記載の拡声器用ホーン。
- 15.前記スロットの長軸に沿って音響エネルギを制御する前記手段が、前記ホ ーンの喉部とスロットとの間の音響チャンネルを複数の音響経路に区分する手段 を備えており、各音響経路が前記喉部における入口と前記スロットにおける出口 とを備えており、前記音響経路の音入口が、前記喉部と連結部との境界部におけ る音響チャンネルの面積を区分する、前記音響経路の面積に対する比率とは異な る比率で、前記音響経路の音出口が前記スロットの面積を区分していることを特 徴とする請求の範囲第1項に記載の拡声器。
- 16.前記スロットの長軸に沿って音響エネルギを制御する前記手段が、前記喉 部とスロットとの間に延びている複数のベーンを備えており、該ベーンが、前記 音響チャンネルを、等面積の入口と異なる面積の出口とを備えた複数の経路に区 分していることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の拡声器。
- 17.前記音響経路の出口が前記スロットの軸線に沿う列に配置されており、前 記出口の面積が前記列の一端から他端に向かって徐々に増大していることを特徴 とする請求の範囲第16項に記載の拡声器。
- 18.前記音響チャンネルが2つの対向壁の間に制限されており、前記スロット が前記対向壁の一方に対して垂直であることを特徴とする請求の範囲第2項に記 載の拡声器。
- 19.前記外方に拡がった部分が、前記スロットの両側で対称的に配置された1 対のパネルを備えており、前記スロットの一方の部分に直面している前記パネル 部分が、前記スロットの他方の部分に直面しているパネル部分同士の角度よりも 小さい角度をなしていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の拡声器。
- 20.前記ホーンには、前記スロットから成る音響パターンを発射させる手段が 設けられており、単位面積当たりの音響エネルギが最大である前記スロットの第 2部分からの発射角度よりも大きい角皮で、単位面積当たりの音響エネルギが最 小である前記スロットの第1部分から音が発射され、該音の発射角度が前記スロ ットの第2部分から第1部分に向かって徐々に増大していることを特赦とする請 求の範囲第1項に記載の拡声器。
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