JPH0728460B2 - ホ−ン型ラウドスピ−カ - Google Patents
ホ−ン型ラウドスピ−カInfo
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- JPH0728460B2 JPH0728460B2 JP59044228A JP4422884A JPH0728460B2 JP H0728460 B2 JPH0728460 B2 JP H0728460B2 JP 59044228 A JP59044228 A JP 59044228A JP 4422884 A JP4422884 A JP 4422884A JP H0728460 B2 JPH0728460 B2 JP H0728460B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only
- H04R1/30—Combinations of transducers with horns, e.g. with mechanical matching means, i.e. front-loaded horns
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
- G10K11/025—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators horns for impedance matching
-
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- H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
- H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
- H04R1/345—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means for loudspeakers
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はラウドスピーカの音場に係り、特に到達範囲を
規定することができるホーン型ラウドスピーカに関す
る。
規定することができるホーン型ラウドスピーカに関す
る。
従来の、予め定めた範囲に音波を到達させるシステム
で、代表的なものでは複数のコーンタイプのラウドスピ
ーカからなる群を一緒にして連繋させ、直線的に配列
し、あるいは2次元的に配列してフェーズドアレーを構
成したものがある。
で、代表的なものでは複数のコーンタイプのラウドスピ
ーカからなる群を一緒にして連繋させ、直線的に配列
し、あるいは2次元的に配列してフェーズドアレーを構
成したものがある。
しかしながらこのようなシステムでは、高域の音波の分
配に問題がある。またこのようなものではコストが高価
になり、特に音場が大きくなり、かつ不整でしかも鋭く
なる。
配に問題がある。またこのようなものではコストが高価
になり、特に音場が大きくなり、かつ不整でしかも鋭く
なる。
ところで、ホーンは当初は音響システムにおける再生効
率を高めるために導入された。この再生効率は、増幅器
は高価なために、また出力の限界にあっては極めて重要
な問題であった。しかしながら最近の進歩した増幅シス
テムは到達範囲、指向性そして周波数応答の効率の研究
の結果、エンファシスをシフトできるようにしている。
2個のホーンの配置に関する問題は、クリプシュによる
米国特許第2,537,141号そしてキールジュニアによる米
国特許第4,308,932号に示されている。クリプシュによ
る特許は、直線状の非点収差構成の放射ホーンに関し、
音波は単一平面からその前面へ発生してこの平面に直角
に膨張拡散する。上記音波の波面は周波数に係わらず実
質的に球面になるので音波の位相をホーンの入口まで乱
さないことが望まれる。クリプシュによる装置は一定の
指向性の放射状波面の要求に良く適合するが、到達範囲
を制御することはできない。
率を高めるために導入された。この再生効率は、増幅器
は高価なために、また出力の限界にあっては極めて重要
な問題であった。しかしながら最近の進歩した増幅シス
テムは到達範囲、指向性そして周波数応答の効率の研究
の結果、エンファシスをシフトできるようにしている。
2個のホーンの配置に関する問題は、クリプシュによる
米国特許第2,537,141号そしてキールジュニアによる米
国特許第4,308,932号に示されている。クリプシュによ
る特許は、直線状の非点収差構成の放射ホーンに関し、
音波は単一平面からその前面へ発生してこの平面に直角
に膨張拡散する。上記音波の波面は周波数に係わらず実
質的に球面になるので音波の位相をホーンの入口まで乱
さないことが望まれる。クリプシュによる装置は一定の
指向性の放射状波面の要求に良く適合するが、到達範囲
を制御することはできない。
キールの特許はクリプシュのホーンを改良したもので、
低域および中域の応答を増すためにパワーシリーズ方式
に従って、外側に拡がる一対の側壁を設けている。キー
ルの特許によるホーンは全く周波数に影響されずに指向
性を達成したことを特徴としているが、到達範囲のパタ
ーンはクリプシュによるホーンと同様である。
低域および中域の応答を増すためにパワーシリーズ方式
に従って、外側に拡がる一対の側壁を設けている。キー
ルの特許によるホーンは全く周波数に影響されずに指向
性を達成したことを特徴としているが、到達範囲のパタ
ーンはクリプシュによるホーンと同様である。
最近、ホーン型ラウドスピーカの設計者は、全ての取聴
者の位置へ等しい音圧の直達波の伝播を達成することを
目標としている。均一な音圧を得ることは困難であり、
なぜならば多くの取聴者の範囲はラウドスピーカで可能
な一対の極の形状ではない。音源の出力が音場をカバー
するために十分に大きい場合でも音源は固有の指向性の
特徴を満足させるためには十分ではない。さらに加えて
単一の音源でカバーできる音場を越えると音圧の急激な
変化を生じて「ロールオフの反転」現象を生じ、音圧の
減少に伴なう音波のビームの拡がりを生じる。指向性と
ロールオフの問題を考慮して短いホーン、中位いのホー
ン、そして長いホーンを音場の異なる方向に向けて房状
に設けることが行なわれるが、このようなシステムは単
一のラウドスピーカに比して著るしく高価なものにな
る。
者の位置へ等しい音圧の直達波の伝播を達成することを
目標としている。均一な音圧を得ることは困難であり、
なぜならば多くの取聴者の範囲はラウドスピーカで可能
な一対の極の形状ではない。音源の出力が音場をカバー
するために十分に大きい場合でも音源は固有の指向性の
特徴を満足させるためには十分ではない。さらに加えて
単一の音源でカバーできる音場を越えると音圧の急激な
変化を生じて「ロールオフの反転」現象を生じ、音圧の
減少に伴なう音波のビームの拡がりを生じる。指向性と
ロールオフの問題を考慮して短いホーン、中位いのホー
ン、そして長いホーンを音場の異なる方向に向けて房状
に設けることが行なわれるが、このようなシステムは単
一のラウドスピーカに比して著るしく高価なものにな
る。
[発明が解決すべき課題、解決するための手段及び作
用] 本発明の第1の目的は、ほぼ一定の指向性と音圧レベル
で規定された領域に単一のドライバーから音を差し向け
るホーン型ラウドスピーカを提供することである。
用] 本発明の第1の目的は、ほぼ一定の指向性と音圧レベル
で規定された領域に単一のドライバーから音を差し向け
るホーン型ラウドスピーカを提供することである。
本発明の第2の目的は、領域の異なる部分に向けられた
短い到達距離のホーン、中間到達距離のホーン及び長い
到達距離のホーン群と比較してコスト効果が高く、単一
のドライバーニットにより指定された目標区域に亘って
ほぼ均一な音領域を覆うことができるホーン型ラウドス
ピーカを提供することである。
短い到達距離のホーン、中間到達距離のホーン及び長い
到達距離のホーン群と比較してコスト効果が高く、単一
のドライバーニットにより指定された目標区域に亘って
ほぼ均一な音領域を覆うことができるホーン型ラウドス
ピーカを提供することである。
本発明の第3の目的は、目標区域から外れた高い位置に
置かれた場合に、目標区域の遠い辺の方へ高い強度で向
けられた比較的狭角の音束から、目標区域の近い辺の方
へより下方向を向いて弱い強度で向けられた比較的広角
の音束へと、なだらかで連続的に変化する指向パターン
で音を指向させて、目標区域内の全ての聴取者にほぼ均
一な音圧レベルの指向フィールドを形成するホーン型ラ
ウドスピーカを提供することである。
置かれた場合に、目標区域の遠い辺の方へ高い強度で向
けられた比較的狭角の音束から、目標区域の近い辺の方
へより下方向を向いて弱い強度で向けられた比較的広角
の音束へと、なだらかで連続的に変化する指向パターン
で音を指向させて、目標区域内の全ての聴取者にほぼ均
一な音圧レベルの指向フィールドを形成するホーン型ラ
ウドスピーカを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、ドライバーから
見て異なる距離に位置する複数の部分を有する目標区域
にドライバーから音を指向させるホーン型ラウドスピー
カにおいて、 音響駆動動作関係で前記ドライバーに取り付けられたギ
ャップ部分であって、向い合ったほぼ平坦で平行な第1
と第2のギャップ壁と、前記ギャップ部分の断面がほぼ
線形的に増加するようにギャップ拡張開角で広がるほぼ
平坦な第3と第4のギャップ壁とを有し、細長いギャッ
プ出口に向かって下方に延びたギャップ部分と、 前記第1、第2、第3と第4のギャップ壁から前記ギャ
ップ出口の領域にそれぞれなだらかで連続的に延びた第
1、第2、第3と第4の開口壁を有する開口部とを具備
し、 前記第3の開口壁は前記第4の開口壁より長く延び、前
記第1と第2の開口壁は前記ギャップ出口から横方向に
横開角で急激に発散する形状を有し、前記横開角はギャ
ップ拡張開角から変化して、前記第3の開口壁近傍の鋭
角から前記第4の開口壁近傍の鈍角へと増加し、前記第
1、第2、第3と第4の開口壁はギャップ出口に隣接し
てギャップ拡張開角と前記変化する横開角によって規定
される線形領域を有し、前記第1、第2、第3と第4の
開口壁は前記線形領域に続いて朝顔型の開口領域に繋が
り、この朝顔型の開口領域に於いて前記第1、第2、第
3と第4の開口壁はカーブして前記第1、第2、第3と
第4の開口壁の線形領域から漸近的に外方向に広がり、
前記開口壁の断面はその下流方向に指数関数的に増加し
ていて、 前記ホーン型ラウドスピーカの形状は前記第1と第2の
開口壁に関する第1の軸に対して対象であるが、前記第
1の軸に直角な、前記第3と第4の開口壁に関する第2
の軸に対して非対象であることを特徴とする。
見て異なる距離に位置する複数の部分を有する目標区域
にドライバーから音を指向させるホーン型ラウドスピー
カにおいて、 音響駆動動作関係で前記ドライバーに取り付けられたギ
ャップ部分であって、向い合ったほぼ平坦で平行な第1
と第2のギャップ壁と、前記ギャップ部分の断面がほぼ
線形的に増加するようにギャップ拡張開角で広がるほぼ
平坦な第3と第4のギャップ壁とを有し、細長いギャッ
プ出口に向かって下方に延びたギャップ部分と、 前記第1、第2、第3と第4のギャップ壁から前記ギャ
ップ出口の領域にそれぞれなだらかで連続的に延びた第
1、第2、第3と第4の開口壁を有する開口部とを具備
し、 前記第3の開口壁は前記第4の開口壁より長く延び、前
記第1と第2の開口壁は前記ギャップ出口から横方向に
横開角で急激に発散する形状を有し、前記横開角はギャ
ップ拡張開角から変化して、前記第3の開口壁近傍の鋭
角から前記第4の開口壁近傍の鈍角へと増加し、前記第
1、第2、第3と第4の開口壁はギャップ出口に隣接し
てギャップ拡張開角と前記変化する横開角によって規定
される線形領域を有し、前記第1、第2、第3と第4の
開口壁は前記線形領域に続いて朝顔型の開口領域に繋が
り、この朝顔型の開口領域に於いて前記第1、第2、第
3と第4の開口壁はカーブして前記第1、第2、第3と
第4の開口壁の線形領域から漸近的に外方向に広がり、
前記開口壁の断面はその下流方向に指数関数的に増加し
ていて、 前記ホーン型ラウドスピーカの形状は前記第1と第2の
開口壁に関する第1の軸に対して対象であるが、前記第
1の軸に直角な、前記第3と第4の開口壁に関する第2
の軸に対して非対象であることを特徴とする。
上記構成を採用すれば、比較的遠くの目標区域の方へ向
いた第3のギャップ壁の線形部分に沿う方向に高い強度
で向けられた比較的狭角の指向性から、比較的近い目標
区域の方へ向いた第4のギャップ壁の線形部分に沿う方
向に弱い強度で向けられた比較的広角の指向性の範囲に
亘り、ドライバーからの音の発散角度の指向パターンを
変化させることができる。このようにして、目標区域内
の全ての領域を均一な音圧のレベルにカバーすることが
できる。
いた第3のギャップ壁の線形部分に沿う方向に高い強度
で向けられた比較的狭角の指向性から、比較的近い目標
区域の方へ向いた第4のギャップ壁の線形部分に沿う方
向に弱い強度で向けられた比較的広角の指向性の範囲に
亘り、ドライバーからの音の発散角度の指向パターンを
変化させることができる。このようにして、目標区域内
の全ての領域を均一な音圧のレベルにカバーすることが
できる。
以下本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。第1図はラウドスピーカ10を示す図で、ホーン12と
ドライバ14からなる。ホーン12はそれぞれ対向する一対
の上側側壁16,下側側壁18と、対向する一対の横方向の
側壁20からなり、入口開口22から出口開口24の間は末広
がりの経路を形成している。
る。第1図はラウドスピーカ10を示す図で、ホーン12と
ドライバ14からなる。ホーン12はそれぞれ対向する一対
の上側側壁16,下側側壁18と、対向する一対の横方向の
側壁20からなり、入口開口22から出口開口24の間は末広
がりの経路を形成している。
本発明の教訓によれば横方向の側壁20は、入口開口22の
俯角の角度の変化である開角で規定される。周辺のフラ
ンジ25はホーンの取付けを容易にする。
俯角の角度の変化である開角で規定される。周辺のフラ
ンジ25はホーンの取付けを容易にする。
第2図(a)、第2図(b)ではラウドスピーカ10を方形の目
標範囲26の背後、上方に位置させ指向性の音波で目標を
均一に覆っている。ホーンの上側および下側の側壁から
の指向性の音波は一定の角度28で目標範囲26の全長30を
カバーし、側壁20は全長30に沿う横方向の異なる点をカ
バーする角度を規定する。目標の端部付近への方向は、
側壁をカバレッジアングル32を覆うように形成する。都
合よく、この方向は0゜の高さとして目標平面の遠い端
部への最大俯角として規定される。この俯角が最大値へ
増加すると、側壁20で規定される横方向のカバレッジア
ングルは減少する。この目標の遠い部位に向って凝集し
た音は上記部位で適当な幅になる。側壁20によって規定
されるカバレッジアングルは、図に示す実施例では最大
値32から最小値34まで連続的に減じられ、ビームは空気
中を伝搬して幅広になり、ロールオフの反転現象も激し
くなる。全ての場合に間隙の近くのホーンの壁は、むし
ろ表面に接近し間隙の出口の各点と目標の周囲の点との
照準線によって規定される。
標範囲26の背後、上方に位置させ指向性の音波で目標を
均一に覆っている。ホーンの上側および下側の側壁から
の指向性の音波は一定の角度28で目標範囲26の全長30を
カバーし、側壁20は全長30に沿う横方向の異なる点をカ
バーする角度を規定する。目標の端部付近への方向は、
側壁をカバレッジアングル32を覆うように形成する。都
合よく、この方向は0゜の高さとして目標平面の遠い端
部への最大俯角として規定される。この俯角が最大値へ
増加すると、側壁20で規定される横方向のカバレッジア
ングルは減少する。この目標の遠い部位に向って凝集し
た音は上記部位で適当な幅になる。側壁20によって規定
されるカバレッジアングルは、図に示す実施例では最大
値32から最小値34まで連続的に減じられ、ビームは空気
中を伝搬して幅広になり、ロールオフの反転現象も激し
くなる。全ての場合に間隙の近くのホーンの壁は、むし
ろ表面に接近し間隙の出口の各点と目標の周囲の点との
照準線によって規定される。
ホーン12の構造を第3図、第4図に示す。ドライバ14
は、ホーンの中心軸39に沿ったスロート38の音響信号に
対応してホーン12の取付フランジ36に取着する。上側お
よび下側の側壁はそれぞれ直線領域40を越えて第3図に
示すように垂直方向のカバレッジアングル28(第2図
(b)に図示)でスロート38から広がる。それらは、そし
て外側領域42で朝顔形に急激に張り開く。直線領域40は
異なる長さを有し、常に少なくともホーンを用いる最大
波長に対応している。これは、音波を直線領域で均一に
拡張し側壁の角度に実質的に対応してビームを向けるこ
とを可能とする。このようにして音の出口は実質的に破
線44,46のように一定角度に規定される。
は、ホーンの中心軸39に沿ったスロート38の音響信号に
対応してホーン12の取付フランジ36に取着する。上側お
よび下側の側壁はそれぞれ直線領域40を越えて第3図に
示すように垂直方向のカバレッジアングル28(第2図
(b)に図示)でスロート38から広がる。それらは、そし
て外側領域42で朝顔形に急激に張り開く。直線領域40は
異なる長さを有し、常に少なくともホーンを用いる最大
波長に対応している。これは、音波を直線領域で均一に
拡張し側壁の角度に実質的に対応してビームを向けるこ
とを可能とする。このようにして音の出口は実質的に破
線44,46のように一定角度に規定される。
第4図はホーン12の形状を示す図で第3図に直角な方向
で示す図である。ドライバ14からの音波はスロート38か
ら出口22のギャップへ広がり、ギャップ50で規定される
ところの一対の並行な壁48で横方向に閉込める。ギャッ
プの幅はホーンが動作する最小波長に匹敵し、又はこれ
より小さいので、音波はあたかも出口22が音源であるか
の如く横方向へ放射される。図示する実施例では、間隙
50はスロート38よりも狭く、短い変化域52を設けてい
る。
で示す図である。ドライバ14からの音波はスロート38か
ら出口22のギャップへ広がり、ギャップ50で規定される
ところの一対の並行な壁48で横方向に閉込める。ギャッ
プの幅はホーンが動作する最小波長に匹敵し、又はこれ
より小さいので、音波はあたかも出口22が音源であるか
の如く横方向へ放射される。図示する実施例では、間隙
50はスロート38よりも狭く、短い変化域52を設けてい
る。
間隙50は、上側側壁16と下側側壁18との間で垂直方向に
拡がることを許容され音波を横方向に閉じ込める。横方
向の拡がりはさらに下流へ向ってなされ、音波を間隙の
出口から横方向へ効果的に放射する。その位置で異なる
高さの方向に対する異なる開角で規定される横方向の側
壁20で音波は反射される。側壁の7つの代表的な俯角を
一括して第4図に示す。すなわち、異なる横方向の断面
を、スロート38の軸に沿って間隙自体を示すとともに間
隙の出口22の下流で描く。実際に横方向の側壁20は角度
の値を角32と34との間で連続的に変化させる。
拡がることを許容され音波を横方向に閉じ込める。横方
向の拡がりはさらに下流へ向ってなされ、音波を間隙の
出口から横方向へ効果的に放射する。その位置で異なる
高さの方向に対する異なる開角で規定される横方向の側
壁20で音波は反射される。側壁の7つの代表的な俯角を
一括して第4図に示す。すなわち、異なる横方向の断面
を、スロート38の軸に沿って間隙自体を示すとともに間
隙の出口22の下流で描く。実際に横方向の側壁20は角度
の値を角32と34との間で連続的に変化させる。
第4図から明らかなように、横方向の側壁20の各断面は
ギャップの出口22に隣接した直線領域54と、開口24の朝
顔形に張り開く領域56によって構成される。上側および
下側の側壁の直線領域40のように直線領域54が下流へ拡
がる距離は少なくともホーンが動作する最大波長に対応
するようにしている。音波を発生するドライバ14はホー
ンから直線領域54に類似した開角のビームでそれぞれ垂
直方向へ向ける。このようにして各断面のビームは、実
質的に直線領域に等しくなり、破線58のように外方へ拡
がる。拡張域56も上側と下側の側壁の出口域42に類似す
る。
ギャップの出口22に隣接した直線領域54と、開口24の朝
顔形に張り開く領域56によって構成される。上側および
下側の側壁の直線領域40のように直線領域54が下流へ拡
がる距離は少なくともホーンが動作する最大波長に対応
するようにしている。音波を発生するドライバ14はホー
ンから直線領域54に類似した開角のビームでそれぞれ垂
直方向へ向ける。このようにして各断面のビームは、実
質的に直線領域に等しくなり、破線58のように外方へ拡
がる。拡張域56も上側と下側の側壁の出口域42に類似す
る。
第1図、第3図を参照して描写した構造からの逸脱は、
現在の所上側および下側の側壁20の端部である。なぜな
らば効果的な俯角はもっぱら破線44,46の間に位置し、
これらの値をこえて横方向の側壁の角度を変更する必要
はない。
現在の所上側および下側の側壁20の端部である。なぜな
らば効果的な俯角はもっぱら破線44,46の間に位置し、
これらの値をこえて横方向の側壁の角度を変更する必要
はない。
このようにしてなる側壁の表面はそれぞれ図中の59,61
で示されている。第5図は、目標域26に直角な斜めに向
いたラウドスピーカ10の概要を示す図である。この図に
は最良の実施例の寸法関係および種々の規定された角度
を含んでいる。目標域26は通常、聴取者の耳の位置する
平面、すなわち、方形の集会ホール、又は他の部屋等に
相当する。音源(ラウドスピーカ10)は目標域の平面か
ら高さHに位置し、目標域の縦軸60を指向している。ホ
ーンの縦軸60の方向は目標の軸に含まれ、かつ垂直で平
面内に位置することが好ましい。第5図において、音源
は目標域の上方Hで、かつ、目標域の後方L1にある。目
標域の幅はW、長さはLである。
で示されている。第5図は、目標域26に直角な斜めに向
いたラウドスピーカ10の概要を示す図である。この図に
は最良の実施例の寸法関係および種々の規定された角度
を含んでいる。目標域26は通常、聴取者の耳の位置する
平面、すなわち、方形の集会ホール、又は他の部屋等に
相当する。音源(ラウドスピーカ10)は目標域の平面か
ら高さHに位置し、目標域の縦軸60を指向している。ホ
ーンの縦軸60の方向は目標の軸に含まれ、かつ垂直で平
面内に位置することが好ましい。第5図において、音源
は目標域の上方Hで、かつ、目標域の後方L1にある。目
標域の幅はW、長さはLである。
俯角はαであり、目標域の端部付近の方向への俯角は0
゜で規定されて与えられる。それぞれの俯角で水平面全
体をカバーする全開角は、βとなる。
゜で規定されて与えられる。それぞれの俯角で水平面全
体をカバーする全開角は、βとなる。
音源の下手の縦方向の軸60に一致する正方向の軸Xを有
する目標域を中心とする方形の等価なシステムで、壁20
で規定される水平面のカバレッジアングルは、本発明で
は次式で与えられる。
する目標域を中心とする方形の等価なシステムで、壁20
で規定される水平面のカバレッジアングルは、本発明で
は次式で与えられる。
ただしL1≦X≦(L+L1) L1は音源の目標の中心線に対する位置に応じて正または
負となる。角βの式は第6図から幾可学的に導くことが
でき、β/2は目標幅の1/2を音源から軸60までのベクト
ル62の長さで除したアークタンジェントである。ベクト
ル62はもちろん に等しい。したがって そして 同様に俯角αは、ベクトル64から目標の終りの線へ向け
て測定したものでα2−α1に等しくなる。したがっ
て、 α2=tan-1(X/H) α1=tan-1(L1/H) α=tan-1(X/H)−tan-1(L1/H) したがって、α,βは式の中の変数“X"に応じて与えら
れ、各角は他の項の式でも与えられるので、“X"に関す
る方程式でも解くことができ、またこれに代えて他の方
程式の解としても与えられることが理解できる。しかし
ながら式はより簡明にできる。
負となる。角βの式は第6図から幾可学的に導くことが
でき、β/2は目標幅の1/2を音源から軸60までのベクト
ル62の長さで除したアークタンジェントである。ベクト
ル62はもちろん に等しい。したがって そして 同様に俯角αは、ベクトル64から目標の終りの線へ向け
て測定したものでα2−α1に等しくなる。したがっ
て、 α2=tan-1(X/H) α1=tan-1(L1/H) α=tan-1(X/H)−tan-1(L1/H) したがって、α,βは式の中の変数“X"に応じて与えら
れ、各角は他の項の式でも与えられるので、“X"に関す
る方程式でも解くことができ、またこれに代えて他の方
程式の解としても与えられることが理解できる。しかし
ながら式はより簡明にできる。
式は音源が軸上を指向する方形の目標域の場合だけ成立
するが、近似式では、異なる指向性の音源、異なる形状
の目標域についても解を得られる。基本的な考察は全て
の場合に同じであり、たとえばホーンの側壁は、目標域
の周辺に相当する点と音源の各点との間の照準線に実質
的に一致しなければならない。音源で発生したビーム
は、音源から有効に分配される音波によって、一般に目
標の各点で目標域の幅に一致する。
するが、近似式では、異なる指向性の音源、異なる形状
の目標域についても解を得られる。基本的な考察は全て
の場合に同じであり、たとえばホーンの側壁は、目標域
の周辺に相当する点と音源の各点との間の照準線に実質
的に一致しなければならない。音源で発生したビーム
は、音源から有効に分配される音波によって、一般に目
標の各点で目標域の幅に一致する。
第1図乃至第4図で特別な場合、方形の目標域は2.645
単位対2.0単位の標準化した寸法で、ラウドスピーカ10
の放射間隙は目標平面の0.61単位の高さに位置し、かつ
目標域の0.33単位後方となる。したがってL=2.645,W
=2.0,H=0.61そしてL1=0.33である。俯角が、目標域
の全長にわたる角度の0度から50度で変化すると上記式
は水平のカバレッジアングルβを範囲内の各俯角αにつ
いて算出できる。図示する実施例の開角の値は、俯角を
5度づつ増加した次の第1表で与えられる。第1表は俯
角0゜で最大の開角110.5゜から俯角50゜で最小の開角3
6.5゜までを示すものである。カバレッジアングルの式
は、このようにして、側壁20で規定される角度連続的に
決定するために用い得る。
単位対2.0単位の標準化した寸法で、ラウドスピーカ10
の放射間隙は目標平面の0.61単位の高さに位置し、かつ
目標域の0.33単位後方となる。したがってL=2.645,W
=2.0,H=0.61そしてL1=0.33である。俯角が、目標域
の全長にわたる角度の0度から50度で変化すると上記式
は水平のカバレッジアングルβを範囲内の各俯角αにつ
いて算出できる。図示する実施例の開角の値は、俯角を
5度づつ増加した次の第1表で与えられる。第1表は俯
角0゜で最大の開角110.5゜から俯角50゜で最小の開角3
6.5゜までを示すものである。カバレッジアングルの式
は、このようにして、側壁20で規定される角度連続的に
決定するために用い得る。
ホーンは本質的に上述のような外形を有しているので、
木をもって構成され音圧レベル(SPL)の配分について
の予備的な音響試験を行なうことができる。従来のホー
ンは標準化した値が2.0単位対2.75単位の方形の目標域
の後縁の中央から1.0単位上方に位置している。この場
合、合計した俯角は70゜となる。周波数応答のオーディ
オ試験はホーンから種々の角度の位置で行ない、全ての
測定は音源の下流へ等距離、(約3m)の位置でかつ公称
出力は距離1m当り1Wである。このような試験の代表的な
結果は第6図、第7図および第8図に示し、音圧(SP
L)はマイクロパスカル(μPa)で20dBの点を基準とす
るデシベル単位で示している。第6図はホーンから異な
る俯角に関する周波数応答曲線を示すもので、0゜は横
方向である。従来の放射源は理想的には、カバレッジア
ングル内の下流の等しい距離において、同一の周波数応
答をもつことが望まれていたが、本発明の到達範囲を規
定したホーンでは、明らかに不均一な応答を示す。それ
は、大きな俯角、高い音圧による。第6図から明らかな
ようにホーンは期待通りに動作する。40゜,50゜そして6
0゜の曲線は最も高い音圧レベルを示し、70゜の曲線は
わずかに低い音圧レベルとなる。40゜,50゜そして60゜
の曲線で最も高い音圧レベルは、本発明で音波が集中す
ることを特徴とする傾向を明確にし70゜の低いレベルは
ホーンが完全ではないことを示している。もし、目標平
面の測定よりは、ホーンの下流の等しい距離の位置なら
ば結果は、軸に沿って音圧レベルは略均一になる。
木をもって構成され音圧レベル(SPL)の配分について
の予備的な音響試験を行なうことができる。従来のホー
ンは標準化した値が2.0単位対2.75単位の方形の目標域
の後縁の中央から1.0単位上方に位置している。この場
合、合計した俯角は70゜となる。周波数応答のオーディ
オ試験はホーンから種々の角度の位置で行ない、全ての
測定は音源の下流へ等距離、(約3m)の位置でかつ公称
出力は距離1m当り1Wである。このような試験の代表的な
結果は第6図、第7図および第8図に示し、音圧(SP
L)はマイクロパスカル(μPa)で20dBの点を基準とす
るデシベル単位で示している。第6図はホーンから異な
る俯角に関する周波数応答曲線を示すもので、0゜は横
方向である。従来の放射源は理想的には、カバレッジア
ングル内の下流の等しい距離において、同一の周波数応
答をもつことが望まれていたが、本発明の到達範囲を規
定したホーンでは、明らかに不均一な応答を示す。それ
は、大きな俯角、高い音圧による。第6図から明らかな
ようにホーンは期待通りに動作する。40゜,50゜そして6
0゜の曲線は最も高い音圧レベルを示し、70゜の曲線は
わずかに低い音圧レベルとなる。40゜,50゜そして60゜
の曲線で最も高い音圧レベルは、本発明で音波が集中す
ることを特徴とする傾向を明確にし70゜の低いレベルは
ホーンが完全ではないことを示している。もし、目標平
面の測定よりは、ホーンの下流の等しい距離の位置なら
ば結果は、軸に沿って音圧レベルは略均一になる。
第7図、第8図は従来のホーンの横方向の軸から離れた
周波数応答曲線で垂直方向に0゜から70゜でそれぞれ軸
から10゜づつ増加したものである。これらの曲線を比較
すると、本発明のホーンは俯角が0゜よりも70゜でより
指向性は強まる。しかして、70゜の曲線で高い周波数の
部分はプローブが軸から離れるとともにより急激に下降
する。レベルが6dBだけ降下した点で規定されるビーム
幅は目標の双方の高さの略端部に位置する。特に第8図
を参照して6dBだけ降下した点は約20゜だけ、軸から離
れている。これは目標の端部に相当し、俯角が70゜で合
計40゜の幅になる。もし、目標平面を推定すると、この
ビーム幅は目標域の幅をうまくカバーする。
周波数応答曲線で垂直方向に0゜から70゜でそれぞれ軸
から10゜づつ増加したものである。これらの曲線を比較
すると、本発明のホーンは俯角が0゜よりも70゜でより
指向性は強まる。しかして、70゜の曲線で高い周波数の
部分はプローブが軸から離れるとともにより急激に下降
する。レベルが6dBだけ降下した点で規定されるビーム
幅は目標の双方の高さの略端部に位置する。特に第8図
を参照して6dBだけ降下した点は約20゜だけ、軸から離
れている。これは目標の端部に相当し、俯角が70゜で合
計40゜の幅になる。もし、目標平面を推定すると、この
ビーム幅は目標域の幅をうまくカバーする。
第6図、第7図、第8図に示す特性による音波の配分は
完璧ではないとはいえ、従来の如何なるホーンよりもは
るかに優れている。実験値に類似したデータは、代表的
な垂直方向の角度において縦軸から離れた位置から得る
ことができる。このデータは本発明の目標域への音の配
分が正に、有効な手法であって、極めて優れていること
を明らかに証明している。予備試験により同様に表1に
示すような角度の関係を用いた最新のホーンの構成を導
くことができる。このような試験は、完全ではないとは
いえ、上記の観察の証拠となる。
完璧ではないとはいえ、従来の如何なるホーンよりもは
るかに優れている。実験値に類似したデータは、代表的
な垂直方向の角度において縦軸から離れた位置から得る
ことができる。このデータは本発明の目標域への音の配
分が正に、有効な手法であって、極めて優れていること
を明らかに証明している。予備試験により同様に表1に
示すような角度の関係を用いた最新のホーンの構成を導
くことができる。このような試験は、完全ではないとは
いえ、上記の観察の証拠となる。
本発明の側壁は目標域の周辺と音源との間の照準線で実
質的に規定され、描写されるとはいえ、音の現実の配分
は照準線の場合からやや外れる。しかしながら、このよ
うな逸脱はそれ程重要ではなく、修正を目的としてたや
すく計算することができる。たとえば第3図、第4図に
破線44,46そして58で示すようにホーン12の壁が一定角
度で連続して広がり照準線が極めて近接する場合であ
る。しかしながら、ホーンは到達範囲および指向性を向
上することを目的として、開口24の付近では側壁を外側
へ広げるのに有利に作られている。この現象はキールジ
ュニアによる米国特許第4,308,932号に示され次式によ
る壁の外方への朝顔形広がりと称される。
質的に規定され、描写されるとはいえ、音の現実の配分
は照準線の場合からやや外れる。しかしながら、このよ
うな逸脱はそれ程重要ではなく、修正を目的としてたや
すく計算することができる。たとえば第3図、第4図に
破線44,46そして58で示すようにホーン12の壁が一定角
度で連続して広がり照準線が極めて近接する場合であ
る。しかしながら、ホーンは到達範囲および指向性を向
上することを目的として、開口24の付近では側壁を外側
へ広げるのに有利に作られている。この現象はキールジ
ュニアによる米国特許第4,308,932号に示され次式によ
る壁の外方への朝顔形広がりと称される。
Y=a+bX+cXn ここで“X"は音源からの軸上の距離で、“Y"は側壁の横
方向への変位である。一定値“a"と“b"はホーンの壁の
直線領域の傾斜によって定まり、また一定値“c"と出力
“n"は、所望の曲率の広さによって決定される。この式
の応用として展張域42,56の外形は、上記米国特許4,30
8,932号からその参照に示されるように決定される。図
に示す場合、出力“n"は7つの値を有しているが、他の
場合は出力nは4乃至8の間で変化する。
方向への変位である。一定値“a"と“b"はホーンの壁の
直線領域の傾斜によって定まり、また一定値“c"と出力
“n"は、所望の曲率の広さによって決定される。この式
の応用として展張域42,56の外形は、上記米国特許4,30
8,932号からその参照に示されるように決定される。図
に示す場合、出力“n"は7つの値を有しているが、他の
場合は出力nは4乃至8の間で変化する。
動作時、ホーン12は目標域26に関係して所望の定位に取
付けられてドライバ14と結合する。なぜならば、部屋あ
るいは他の構造物内で聴取者の耳の位置する平面である
目標域は、結局一定となりしたがってホーンは常に同一
位置を占めることになる。ホーンは衆知の技術によりサ
スペンション又は、直接取着する。ホーンを部屋の天
井、または他の表面に直接取着した場合、このような取
着は周辺のフランジをもってなされる。
付けられてドライバ14と結合する。なぜならば、部屋あ
るいは他の構造物内で聴取者の耳の位置する平面である
目標域は、結局一定となりしたがってホーンは常に同一
位置を占めることになる。ホーンは衆知の技術によりサ
スペンション又は、直接取着する。ホーンを部屋の天
井、または他の表面に直接取着した場合、このような取
着は周辺のフランジをもってなされる。
上記のことからもわかるように規定された目標域を適切
にカバーするように手配した指向性の音波は音響ドライ
バーで発生され進歩したホーンをもって行なうことがで
きる。一定の指向性をもって良好に動作するホーンの周
波数応答は、俯角の増加とともに段々と狭くなる。ホー
ンの横方向の指向性のパターンは、ホーンの各高さの角
度で目標域に対するビーム幅の角度に極めて良く整合す
る。
にカバーするように手配した指向性の音波は音響ドライ
バーで発生され進歩したホーンをもって行なうことがで
きる。一定の指向性をもって良好に動作するホーンの周
波数応答は、俯角の増加とともに段々と狭くなる。ホー
ンの横方向の指向性のパターンは、ホーンの各高さの角
度で目標域に対するビーム幅の角度に極めて良く整合す
る。
この到達範囲を規定したホーンは従来の通常、望まれる
方形の範囲を適切にカバーする複数のホーンの組合せに
代えることができ、かつ単一のドライバで十分な音響的
出力の能力がある。方形の目標域の場合、ホーンは、前
・後方向の距離の音圧によるロールオフの反転を部分的
に補正する。
方形の範囲を適切にカバーする複数のホーンの組合せに
代えることができ、かつ単一のドライバで十分な音響的
出力の能力がある。方形の目標域の場合、ホーンは、前
・後方向の距離の音圧によるロールオフの反転を部分的
に補正する。
本発明の明細書の実施例は、代表例を示し、本発明はそ
のような特定の形態だけでなく、従続する請求の範囲の
全ての変形に広く適用することができる。たとえば目標
域は方形に限定されず、長さ方向の軸に対象なものにも
限定されず、かつ端縁が直線のものにも限定されない。
全ての場合に所望のビームの形状は対面する側壁を各断
面で適当な開角に規定することによって形成することが
できる。ホーンの材質はラウドスピーカのホーンとして
用いるに十分な剛性を有する適当なものを用い得る。こ
のような材質としてはグラスファイバ、補強した樹脂そ
して多孔質の材料、特に多孔質のポリカーボネイトがあ
る。
のような特定の形態だけでなく、従続する請求の範囲の
全ての変形に広く適用することができる。たとえば目標
域は方形に限定されず、長さ方向の軸に対象なものにも
限定されず、かつ端縁が直線のものにも限定されない。
全ての場合に所望のビームの形状は対面する側壁を各断
面で適当な開角に規定することによって形成することが
できる。ホーンの材質はラウドスピーカのホーンとして
用いるに十分な剛性を有する適当なものを用い得る。こ
のような材質としてはグラスファイバ、補強した樹脂そ
して多孔質の材料、特に多孔質のポリカーボネイトがあ
る。
[発明の効果] 本発明のホーン型ラウドスピーカによれば、ほぼ一定の
指向性と音圧レベルで規定された領域に単一のドライバ
ーから音を差し向けることが可能であり、領域の異なる
部分に向けられた短い到達距離のホーン、中間到達距離
のホーン及び長い到達距離のホーン群と比較してコスト
効果が高く、単一のドライバーニットにより指定された
目標区域に亘ってほぼ均一な音領域を覆うことができ、
且つ目標区域から外れた高い位置に置かれた場合に、目
標区域の遠い辺の方へ高い強度で向けられた比較的狭角
の音束から、目標区域の近い辺の方へより下方向を向い
て弱い強度で向けられた比較的広角の音束へと、なだら
かで連続的に変化する指向パターンで音を指向させて、
目標区域内の全ての聴取者にほぼ均一な音圧レベルの指
向フィールドを形成できる。
指向性と音圧レベルで規定された領域に単一のドライバ
ーから音を差し向けることが可能であり、領域の異なる
部分に向けられた短い到達距離のホーン、中間到達距離
のホーン及び長い到達距離のホーン群と比較してコスト
効果が高く、単一のドライバーニットにより指定された
目標区域に亘ってほぼ均一な音領域を覆うことができ、
且つ目標区域から外れた高い位置に置かれた場合に、目
標区域の遠い辺の方へ高い強度で向けられた比較的狭角
の音束から、目標区域の近い辺の方へより下方向を向い
て弱い強度で向けられた比較的広角の音束へと、なだら
かで連続的に変化する指向パターンで音を指向させて、
目標区域内の全ての聴取者にほぼ均一な音圧レベルの指
向フィールドを形成できる。
第1図は本発明の一実施例のホーン型ラウドスピーカを
示す斜視図、 第2図(a)、第2図(b)は方形の目標域をそれぞれ頂点お
よび側面から見た第1図に示すホーンの到達距離の概要
を示す図、 第3図は、第1図の3-3線に沿う縦方向の断面図、 第4図は、第3図の4-4線に沿う合成断面図、 第5図は方形の目標域に対して配置した音源の概略を示
す図、 第6図は本発明のホーンの異なる俯角に対する周波数応
答特性を示す図、 第7図、第8図は俯角0度および70度におけるそれぞれ
横方向に軸からすれたときの周波数応答特性を示す図で
ある。 10……ラウドスピーカ、12……ホーン、14……ドライ
バ、16……上側側壁、18……下側側壁、20……側壁、22
……入口開口、24……出口開口。
示す斜視図、 第2図(a)、第2図(b)は方形の目標域をそれぞれ頂点お
よび側面から見た第1図に示すホーンの到達距離の概要
を示す図、 第3図は、第1図の3-3線に沿う縦方向の断面図、 第4図は、第3図の4-4線に沿う合成断面図、 第5図は方形の目標域に対して配置した音源の概略を示
す図、 第6図は本発明のホーンの異なる俯角に対する周波数応
答特性を示す図、 第7図、第8図は俯角0度および70度におけるそれぞれ
横方向に軸からすれたときの周波数応答特性を示す図で
ある。 10……ラウドスピーカ、12……ホーン、14……ドライ
バ、16……上側側壁、18……下側側壁、20……側壁、22
……入口開口、24……出口開口。
Claims (4)
- 【請求項1】ドライバーから見て異なる距離に位置する
複数の部分を有する目標区域にドライバーから音を指向
させるホーン型ラウドスピーカにおいて、 音響駆動動作関係で前記ドライバーに取り付けられたギ
ャップ部分であって、向い合ったほぼ平坦で平行な第1
と第2のギャップ壁と、前記ギャップ部分の断面がほぼ
線形的に増加するようにギャップ拡張開角で広がるほぼ
平坦な第3と第4のギャップ壁とを有し、細長いギャッ
プ出口に向かって下方に延びたギャップ部分と、 前記第1、第2、第3と第4のギャップ壁から前記ギャ
ップ出口の領域にそれぞれなだらかで連続的に延びた第
1、第2、第3と第4の開口壁を有する開口部とを具備
し、 前記第3の開口壁は前記第4の開口壁より長く延び、前
記第1と第2の開口壁は前記ギャップ出口から横方向に
横開角で急激に発散する形状を有し、前記横開角はギャ
ップ拡張開角から変化して、前記第3の開口壁近傍の鋭
角から前記第4の開口壁近傍の鈍角へと増加し、前記第
1、第2、第3と第4の開口壁はギャップ出口に隣接し
てギャップ拡張開角と前記変化する横開角によって規定
される線形領域を有し、前記第1、第2、第3と第4の
開口壁は前記線形領域に続いて朝顔型の開口領域に繋が
り、この朝顔型の開口領域に於いて前記第1、第2、第
3と第4の開口壁はカーブして前記第1、第2、第3と
第4の開口壁の線形領域から漸近的に外方向に広がり、
前記開口壁の断面はその下流方向に指数関数的に増加し
ていて、 前記ホーン型ラウドスピーカの形状は前記第1と第2の
開口壁に関する第1の軸に対して対象であるが、前記第
1の軸に直角な、前記第3と第4の開口壁に関する第2
の軸に対して非対象である ことを特徴とするホーン型ラウドスピーカ。 - 【請求項2】前記第3と第4のギャップ壁間のギャップ
拡張開角は、ほぼ50度であり、前記第1と第2の開口壁
間の前記変化する横開角は第3の開口壁の近傍では40度
より小であり、第4の開口壁の近傍では100度より大で
ある範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載のホーン型ラウドスピーカ。 - 【請求項3】前記目標区域はほぼ水平であり、前記ホー
ン型ラウドスピーカは前記目標区域から外れて上方に位
置して、第1と第2のギャップ壁が垂直であり、第3の
ギャップ壁が第4のギャップ壁の上に位置し、第3のギ
ャップ壁に沿って突出する仮想線が目標区域の比較的遠
い部分と交差し、第4のギャップ壁に沿って突出する仮
想線が目標区域の比較的近い部分と交差することを特徴
とする特許請求の範囲第1項に記載のホーン型ラウドス
ピーカ。 - 【請求項4】前記第3の開口壁は前記第4の開口壁より
2倍長く形成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載のホーン型ラウドスピーカ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/539,351 US4580655A (en) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | Defined coverage loudspeaker horn |
US539351 | 1983-10-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6081999A JPS6081999A (ja) | 1985-05-10 |
JPH0728460B2 true JPH0728460B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=24150855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59044228A Expired - Lifetime JPH0728460B2 (ja) | 1983-10-05 | 1984-03-09 | ホ−ン型ラウドスピ−カ |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4580655A (ja) |
EP (1) | EP0140465B1 (ja) |
JP (1) | JPH0728460B2 (ja) |
KR (1) | KR920003265B1 (ja) |
AT (1) | ATE42015T1 (ja) |
CA (1) | CA1211381A (ja) |
DE (1) | DE3408778A1 (ja) |
FR (1) | FR2553249B1 (ja) |
GB (1) | GB2147775B (ja) |
IN (1) | IN161076B (ja) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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