JPWO2019092966A1 - スピーカ用ホーン及びホーンスピーカ - Google Patents

Abstract

スピーカ用ホーン（６）は、第１の端部（２６）に形成された円形状の第１の開口部（２８）と、第２の端部（３２）に形成された円形状とは異なる形状の第２の開口部（３４）と、第１の開口部（２８）と第２の開口部（３４）とを連通する音響通路（３８）とを有するホーン体（２４）を備える。ホーン体（２４）の中心軸（４０）を含む断面において、音響通路（３８）の内面は、第１の開口部（２８）から第２の開口部（３４）に向けて４次曲線を描きながら広がる。ホーン体（２４）の第１の端部（２６）から第２の端部（３２）までの長さ（Ｌ２）は、第１の開口部（２８）の半径（Ｒ）の０．８倍以上である。

Description

本開示は、スピーカ用ホーン及びホーンスピーカに関する。

スピーカに取り付けられるスピーカ用ホーンが知られている。特許文献１のスピーカ用ホーンは、スリット開口部を有するホーン部と、スリット開口部に配置されたスロート部とを備えている。スロート部の一端部には、スピーカの振動板を配置するための円形開口部が形成されている。スロート部の他端部には、ホーン部のスリット開口部に配置される矩形開口部が形成されている。ホーン部は、矩形開口部を焦点位置とする放物線状の断面形状を有する反射曲面を有している。

特開２０１０−１３６２４８号公報

本開示は、中高音域の指向性を鋭くすることができるスピーカ用ホーン及びホーンスピーカを提供する。

本開示におけるスピーカ用ホーンは、スピーカに取り付けられるスピーカ用ホーンであって、第１の端部に形成された円形状の第１の開口部と、第２の端部に形成された円形状とは異なる形状の第２の開口部と、第１の開口部と第２の開口部とを連通する音響通路と、を有するホーン体を備え、ホーン体の中心軸を含む断面において、音響通路の内面は、第１の開口部から第２の開口部に向けて４次曲線を描きながら広がり、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの長さは、第１の開口部の半径の０．８倍以上である。

本開示におけるスピーカ用ホーン等によれば、中高音域の指向性を鋭くすることができる。

図１は、実施の形態に係るホーンスピーカを示す斜視図である。 図２は、実施の形態に係るホーンスピーカを示す平面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線による、実施の形態に係るホーンスピーカの断面図である。 図４は、図１とは異なる方向から見た状態での、実施の形態に係るスピーカ用ホーンを示す斜視図である。 図５は、実施の形態に係るホーンスピーカの適用例を示す斜視図である。 図６Ａは、実施例１に係るホーンスピーカを示す斜視図である。 図６Ｂは、実施例２に係るホーンスピーカを示す斜視図である。 図７Ａは、比較例１に係るスピーカを示す斜視図である。 図７Ｂは、比較例２に係るスピーカ用ホーンを示す断面斜視図である。 図７Ｃは、比較例３に係るスピーカ用ホーンを示す断面斜視図である。 図８Ａは、比較例１における指向特性を示すポーラパターンである。 図８Ｂは、比較例２における指向特性を示すポーラパターンである。 図８Ｃは、比較例３における指向特性を示すポーラパターンである。 図８Ｄは、実施例１における指向特性を示すポーラパターンである。 図８Ｅは、実施例２（実施例５）における指向特性を示すポーラパターンである。 図９Ａは、比較例２における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図９Ｂは、比較例３における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図９Ｃは、実施例２（実施例５）における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図１０Ａは、比較例４における指向特性を示すポーラパターンである。 図１０Ｂは、比較例５における指向特性を示すポーラパターンである。 図１０Ｃは、実施例３における指向特性を示すポーラパターンである。 図１０Ｄは、実施例４における指向特性を示すポーラパターンである。 図１０Ｅは、実施例６における指向特性を示すポーラパターンである。 図１１Ａは、比較例４における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図１１Ｂは、比較例５における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図１１Ｃは、実施例３における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図１１Ｄは、実施例４における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図１１Ｅは、実施例６における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図１２Ａは、実施例７に係るホーンスピーカを示す断面図である。 図１２Ｂは、比較例６に係るスピーカを示す斜視図である。 図１３Ａは、比較例６における指向特性を示すポーラパターンである。 図１３Ｂは、実施例７における指向特性を示すポーラパターンである。 図１４Ａは、比較例６における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図１４Ｂは、実施例７における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図１５は、比較例７及び８に係るスピーカ用ホーンの音響通路の内面形状を模式的に示す図である。 図１６Ａは、比較例７における指向特性を示すポーラパターンである。 図１６Ｂは、比較例８における指向特性を示すポーラパターンである。 図１７Ａは、比較例７における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図１７Ｂは、比較例８における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図１８は、比較例９及び１０に係るスピーカ用ホーンの音響通路の内面形状を模式的に示す図である。 図１９Ａは、比較例９における指向特性を示すポーラパターンである。 図１９Ｂは、比較例１０における指向特性を示すポーラパターンである。 図２０Ａは、比較例９における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図２０Ｂは、比較例１０における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図２１は、実施例８及び比較例１１に係るスピーカ用ホーンの音響通路の内面形状を模式的に示す図である。 図２２Ａは、実施例８における指向特性を示すポーラパターンである。 図２２Ｂは、比較例１１における指向特性を示すポーラパターンである。 図２３Ａは、実施例８における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図２３Ｂは、比較例１１における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図２４は、実施例９及び比較例１２に係るスピーカ用ホーンの音響通路の内面形状を模式的に示す図である。 図２５Ａは、実施例９における指向特性を示すポーラパターンである。 図２５Ｂは、比較例１２における指向特性を示すポーラパターンである。 図２６Ａは、実施例９における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図２６Ｂは、比較例１２における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。 図２７は、実験１〜４の各実験条件の一覧を示す図である。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した技術に関し、以下の問題が生じることを見出した。

特許文献１のスピーカ用ホーンでは、特定の方向に狭指向性を有するが、ホーン部から当該特定の方向以外の方向に音漏れが発生する。この音漏れが室内の壁面等で反射することにより、狭指向性を損なうという問題が生じる。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態）
以下、図１〜図２７を参照しながら、実施の形態について説明する。

［１．ホーンスピーカの構成］
まず、図１〜図４を参照しながら、実施の形態に係るホーンスピーカ２の構成について説明する。図１は、実施の形態に係るホーンスピーカ２を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係るホーンスピーカ２を示す平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線による、実施の形態に係るホーンスピーカ２の断面図である。図４は、図１とは異なる方向から見た状態での、実施の形態に係るスピーカ用ホーン６を示す斜視図である。

図１〜図３に示すように、実施の形態に係るホーンスピーカ２は、スピーカ４と、スピーカ用ホーン６とを備えている。

図３に示すように、スピーカ４は、筐体８と、振動板１０と、駆動部１２とを有している。筐体８は、中空の直方体状に形成されており、筐体８の側面には円形状の開口部１４が形成されている。図２及び図３に示すように、振動板１０は、ＸＹ平面視で円形状のすり鉢状に形成されている。振動板１０の外周縁は、リング状のエッジ１５を介して筐体８の開口部１４に支持されている。振動板１０の直径ｄは、例えば３８ｍｍである。

駆動部１２は、振動板１０を振動させるためのアクチュエータであり、筐体８の内部に配置されている。駆動部１２は、ヨーク１６と、マグネット１８と、ボビン２０と、ボイスコイル２２とを有している。マグネット１８は、ヨーク１６に取り付けられている。ボビン２０は、円筒状に形成され、振動板１０の裏面に取り付けられている。ボビン２０の内側には、ヨーク１６の一部が配置されている。ボビン２０の外周面には、ボイスコイル２２が巻き回されている。

図１〜図４に示すように、スピーカ用ホーン６は、スピーカ４から出力される音の狭指向性を得るための音響管であり、スピーカ４の開口部１４に取り付けられている。スピーカ用ホーン６は、例えば樹脂等で形成されたホーン体２４を備えている。

図３及び図４に示すように、ホーン体２４の第１の端部２６には、円形状の第１の開口部２８が形成されている。第１の開口部２８の直径Ｄは、概ねスピーカ４の振動板１０の直径ｄと同一であり、例えば３８ｍｍである。ホーン体２４の第１の開口部２８には、スピーカ４の振動板１０が隙間なく配置されている。なお、ホーン体２４の第１の端部２６には、スピーカ４の開口部１４を配置するための段差部３０が形成されている。

図１〜図３に示すように、ホーン体２４の第２の端部３２には、円形状とは異なる形状、例えば略正方形状（略矩形状の一例）の第２の開口部３４が形成されている。第２の開口部３４の一辺の長さＬ１は、例えば６０ｍｍである。図２に示すように、第２の開口部３４の４つの角部３６の各々は、アール（Ｒ）形状に形成されている。第２の開口部３４の４つの角部３６の各々の曲率半径ｒは、第１の開口部２８の半径Ｒ（＝１９ｍｍ）の０．８倍であり、例えば１５ｍｍである。

図１〜図４に示すように、ホーン体２４には、さらに、第１の開口部２８と第２の開口部３４とを連通する音響通路３８が形成されている。図３に示すように、ホーン体２４の中心軸４０を含む断面において、音響通路３８の内面は、第１の開口部２８から第２の開口部３４に向けて４次曲線を描きながらラッパ状に広がっている。音響通路３８は、中心軸４０に対して回転対称に形成されている。ホーン体２４の中心軸４０に垂直な断面において、音響通路３８の形状は、第１の開口部２８から第２の開口部３４にかけて、円形状から略正方形状へと連続的に変化する。なお、中心軸４０は、第１の開口部２８の径中心と第２の開口部３４の径中心とを通る、Ｚ軸に平行な直線である。

図３に示すように、ホーン体２４の中心軸４０に垂直な断面において、音響通路３８の面積は、第１の開口部２８から中心軸４０の方向（Ｚ軸方向）に沿った距離の４乗に比例して増大する。具体的には、第１の開口部２８（ｚ＝０）の面積をＳ_０、第１の開口部２８から中心軸４０の方向に離れた位置ｚにおける音響通路３８の面積をＳとしたとき、Ｓ＝Ｓ_０×（１＋ａ×ｚ^４）（但し、ａは定数）の関係式を満たす。これにより、図３に示すように、ホーン体２４の中心軸４０を含む断面において、音響通路３８の内面のうち第１の開口部２８の近傍には、上述した４次曲線の一部であり、中心軸４０に対して平行に延びる直線部分４２が形成されている。

図３に示すように、ホーン体２４の第１の端部２６から第２の端部３２まで（すなわち、第１の開口部２８から第２の開口部３４まで）の中心軸４０方向における長さＬ２は、第１の開口部２８の半径Ｒ（＝１９ｍｍ）の０．８倍以上である。本実施の形態では、ホーン体２４の長さＬ２は、第１の開口部２８の半径Ｒの１．３倍であり、例えば２５ｍｍである。なお、ホーン体２４の長さＬ２は、第１の開口部２８の半径Ｒの２６倍以下である。

［２．ホーンスピーカの適用例］
次に、図５を参照しながら、実施の形態に係るホーンスピーカ２の適用例について説明する。図５は、実施の形態に係るホーンスピーカ２の適用例を示す斜視図である。

図５に示す例では、ホーンスピーカ２は、画像を表示するための画像表示装置４４に搭載されている。画像表示装置４４は、例えばテレビジョン受像機である。ホーンスピーカ２は、画像表示装置４４の背面側（表示パネルと反対側）を覆うリアキャビネット４６の上端部に複数配置されている。

ホーンスピーカ２のホーン体２４（図１〜図４参照）の第２の開口部３４は、指向性を得たい方向（例えば、画像表示装置４４の正面側の斜め上方）を向いている。なお、説明の都合上、図５では、ホーンスピーカ２を簡略化して図示してある。

［３．効果］
上述したように、実施の形態に係るスピーカ用ホーン６は、スピーカ４に取り付けられるスピーカ用ホーンである。スピーカ用ホーン６は、第１の端部２６に形成された円形状の第１の開口部２８と、第２の端部３２に形成された円形状とは異なる形状の第２の開口部３４と、第１の開口部２８と第２の開口部３４とを連通する音響通路３８とを有するホーン体２４を備える。ホーン体２４の中心軸４０を含む断面において、音響通路３８の内面は、第１の開口部２８から第２の開口部３４に向けて４次曲線を描きながら広がっている。ホーン体２４の第１の端部２６から第２の端部３２までの長さＬ２は、第１の開口部２８の半径Ｒの０．８倍以上である。

これによれば、ａ）第１の開口部２８の形状と第２の開口部３４の形状とを互いに異ならせること、ｂ）音響通路３８の内面の断面形状を４次曲線で形成すること、ｃ）ホーン体２４の第１の端部２６から第２の端部３２までの長さＬ２を第１の開口部２８の半径Ｒの０．８倍以上とすること、の少なくとも３つの条件を満たすことにより、スピーカ４から出力される音の中高音域の指向性を鋭くすることができる。その結果、所望の狭指向性を得ることができる。

さらに、ホーン体２４の中心軸４０に垂直な断面において、第１の開口部２８の面積をＳ_０、第１の開口部２８から中心軸４０の方向に離れた位置ｚにおける音響通路３８の面積をＳとしたとき、面積Ｓは、Ｓ＝Ｓ_０×（１＋ａ×ｚ^４）（但し、ａは定数）の関係式を満たす。

これによれば、音響通路３８の内面のうち第１の開口部２８の近傍には、上述した４次曲線の一部であり、中心軸４０に対して平行に延びる直線部分４２が形成されるようになる。その結果、スピーカ４から出力される音の中高音域の指向性をより効果的に鋭くすることができる。

さらに、第２の開口部３４は略矩形状に形成され、第２の開口部３４の４つの角部３６の各々は、アール形状に形成されている。

これによれば、スピーカ４から出力される音の中高音域の指向性をより一層鋭くすることができる。

さらに、４つの角部３６の各々の曲率半径ｒは、第１の開口部２８の半径Ｒの０．８倍である。

これによれば、スピーカ４から出力される音の中高音域の指向性をより一層鋭くすることができる。

さらに、実施の形態に係るホーンスピーカ２は、平面視で円形状の振動板１０を有するスピーカ４と、スピーカ４に取り付けられた、上述したいずれかのスピーカ用ホーン６とを備える。振動板１０は、スピーカ用ホーン６の第１の開口部２８に配置される。

これにより、スピーカ４から出力される音の中高音域の指向性を鋭くすることができる。

［４．実施例及び比較例］
本実施の形態による効果、すなわち、スピーカ４から出力される音の中高音域の指向性を鋭くすることができる効果を確認するため、以下の実験１〜３を行った。以下、図６Ａ〜図２７を参照しながら、実験１〜４について説明する。なお、図２７に、実験１〜４の各実験条件の一覧を示す。

［４−１．実験１］
まず、図６Ａ〜図９Ｃを参照しながら、実験１について説明する。実験１では、スピーカ用ホーンの有無、及び、スピーカ用ホーンの形状が指向特性にどのように影響を与えるかについて評価を行った。

図６Ａは、実施例１に係るホーンスピーカ２Ａを示す斜視図である。図６Ｂは、実施例２に係るホーンスピーカ２を示す斜視図である。図７Ａは、比較例１（従来技術例１）に係るスピーカ４を示す斜視図である。図７Ｂは、比較例２（従来技術例２）に係るスピーカ用ホーン５０を示す断面斜視図である。図７Ｃは、比較例３（従来技術例３）に係るスピーカ用ホーン６４を示す断面斜視図である。図８Ａは、比較例１における指向特性を示すポーラパターンである。図８Ｂは、比較例２における指向特性を示すポーラパターンである。図８Ｃは、比較例３における指向特性を示すポーラパターンである。図８Ｄは、実施例１における指向特性を示すポーラパターンである。図８Ｅは、実施例２における指向特性を示すポーラパターンである。図９Ａは、比較例２における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図９Ｂは、比較例３における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図９Ｃは、実施例２における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。

実施例１として、図６Ａに示すスピーカ４及びスピーカ用ホーン６Ａを備えたホーンスピーカ２Ａを用いた。具体的には、実施例１に係るスピーカ用ホーン６Ａでは、ホーン体２４Ａの第２の開口部３４Ａは、一辺の長さが６０ｍｍの正方形状であり、第２の開口部３４Ａの４つの角部３６Ａの各々は直角形状であった。また、スピーカ４の振動板１０の直径ｄは３８ｍｍであり、ホーン体２４Ａの第１の開口部２８の直径は３８ｍｍであった。ホーン体２４Ａの第１の端部２６から第２の端部３２までの中心軸方向における長さは２５ｍｍであった。

実施例２として、図６Ｂに示すスピーカ４及びスピーカ用ホーン６を備えたホーンスピーカ２を用いた。すなわち、実施例２に係るスピーカ用ホーン６では、ホーン体２４の第２の開口部３４の一辺の長さは６０ｍｍであった。また、第２の開口部３４の４つの角部３６の各々はアール形状であり、それらの曲率半径ｒは１５ｍｍであった。実施例２に係るスピーカ用ホーン６の他の条件は、実施例１と同一であった。

比較例１（従来技術例１）として、図７Ａに示すスピーカ４のみを用い、スピーカ用ホーンは用いなかった。

比較例２（従来技術例２）として、図７Ａに示すスピーカ４と、図７Ｂに示すスピーカ用ホーン５０とを備えたホーンスピーカを用いた。図７Ｂに示すように、比較例２に係るスピーカ用ホーン５０では、ホーン体５１の第１の端部５２には円形状の第１の開口部５４が形成され、第１の開口部５４の直径は３８ｍｍであった。ホーン体５１の第２の端部５６には正方形状の第２の開口部５８が形成され、第２の開口部５８の一辺の長さは６０ｍｍであった。第２の開口部５８の４つの角部６０の各々は直角形状であった。ホーン体５１の中心軸を含む断面において、音響通路６２の内面は、第１の開口部５４から第２の開口部５８に向けて直線を描きながらラッパ状に広がる、いわゆるコニカル形状を有していた。ホーン体５１の第１の端部５２から第２の端部５６までの中心軸方向における長さは２５ｍｍであった。

比較例３（従来技術例３）として、図７Ａに示すスピーカ４と、図７Ｃに示すスピーカ用ホーン６４とを備えたホーンスピーカを用いた。図７Ｃに示すように、比較例３に係るスピーカ用ホーン６４では、ホーン体６５の第１の端部６６には円形状の第１の開口部６８が形成され、第１の開口部６８の直径は３８ｍｍであった。ホーン体６５の第２の端部７０には略正方形状の第２の開口部７２が形成され、第２の開口部７２の一辺の長さは６０ｍｍであった。第２の開口部７２の４つの角部７４の各々はアール形状であり、４つの角部７４の各々の曲率半径は１５ｍｍであった。ホーン体６５の中心軸を含む断面において、音響通路７６の内面は、第１の開口部６８から第２の開口部７２に向けて直線を描きながらラッパ状に広がる、いわゆるコニカル形状を有していた。ホーン体６５の第１の端部６６から第２の端部７０までの中心軸方向における長さは２５ｍｍであった。

比較例１〜３並びに実施例１及び２における指向特性はそれぞれ、図８Ａ〜図８Ｅに示す通りであった。図８Ａ〜図８Ｅは、スピーカ４の振動板１０の中心軸を含む平面上を、スピーカ４から１ｍ離れた位置を保ちながらスピーカ４の周囲を３６０°旋回して集音し、その指向特性を円形グラフに示したポーラパターンである。各円形グラフの上方向、右方向、下方向及び左方向はそれぞれ、０°方向（３６０°方向）、９０°方向、１８０°方向及び２７０°方向を示している。図８Ａ〜図８Ｅにおいて、（ａ）〜（ｊ）はそれぞれ、３．５ｋＨｚ、４．０ｋＨｚ、４．５ｋＨｚ、５．０ｋＨｚ、５．６ｋＨｚ、６．３ｋＨｚ、７．１ｋＨｚ、８．０ｋＨｚ、９．０ｋＨｚ及び１０ｋＨｚの周波数成分での指向特性を示すポーラパターンである。

比較例１では、図８Ａの（ａ）〜（ｊ）に示すように、各周波数成分でポーラパターンは円形状に近い形状を有していた。このことから、スピーカ４のみでは、狭指向性を得ることは難しいことが分かった。

比較例２では、図８Ｂの（ａ）〜（ｊ）に示すように、比較例１と比べて、各周波数成分でポーラパターンが円形状から楕円形状に近付いた。このことから、スピーカ用ホーン５０をスピーカ４に取り付けることにより、狭指向性を得ることができることが分かった。しかしながら、図８Ｂの（ｊ）に示すように、１０ｋＨｚの周波数成分では比較的大きなサイドローブが生じた。

比較例３では、図８Ｃの（ａ）〜（ｊ）に示すように、比較例２と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの各周波数成分でポーラパターンが楕円形状により近付いた。このことから、ホーン体６５の第２の開口部７２の４つの角部７４の各々をアール形状に形成することにより、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域の指向性を鋭くすることができることが分かった。しかしながら、図８Ｃの（ｊ）に示すように、１０ｋＨｚの周波数成分では比較的大きなサイドローブが生じた。

実施例１では、図８Ｄの（ａ）〜（ｊ）に示すように、比較例２及び３と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの各周波数成分でポーラパターンが楕円形状により一層近付いた。このことから、ホーン体の音響通路の内面を４次曲線で形成することにより、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域の指向性を鋭くすることができることが分かった。特に、図８Ｄの（ｊ）に示すように、比較例２及び３と比べて、１０ｋＨｚの周波数成分におけるサイドローブが大きく減少した。

実施例２では、図８Ｅの（ａ）〜（ｊ）に示すように、実施例１と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの各周波数成分でポーラパターンが楕円形状により一層近付いた。このことから、ホーン体２４の第２の開口部３４の４つの角部３６の各々をアール形状に形成することにより、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域の指向性をより一層鋭くすることができることが分かった。

また、比較例２及び３並びに実施例２における、±６０°方向の周波数特性の比較結果は、図９Ａ〜図９Ｃに示す通りであった。図９Ａ〜図９Ｃにおいて、実線のグラフは−６０°方向の周波数特性を示し、破線のグラフは６０°方向の周波数特性を示している。

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、比較例３では、比較例２と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域において−６０°方向の周波数特性と６０°方向の周波数特性との差分が増大していた。これは、比較例３において、ホーン体６５の第２の開口部７２の４つの角部７４の各々をアール形状に形成したことに起因すると考えられる。

さらに、図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、実施例２では、比較例３と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域において−６０°方向の周波数特性と６０°方向の周波数特性との差分がより一層増大していた。これは、実施例２において、ホーン体２４の音響通路３８の内面を４次曲線で形成したことに起因すると考えられる。

［４−２．実験２］
次に、図８Ｅ、図９Ｃ及び図１０Ａ〜図１１Ｅを参照しながら、実験２について説明する。実験２では、スピーカ用ホーンのホーン体の長さが指向特性にどのように影響を与えるかについて評価を行った。

図８Ｅは、実施例５における指向特性を示すポーラパターンである。図９Ｃは、実施例５における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図１０Ａは、比較例４における指向特性を示すポーラパターンである。図１０Ｂは、比較例５における指向特性を示すポーラパターンである。図１０Ｃは、実施例３における指向特性を示すポーラパターンである。図１０Ｄは、実施例４における指向特性を示すポーラパターンである。図１０Ｅは、実施例６における指向特性を示すポーラパターンである。図１１Ａは、比較例４における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図１１Ｂは、比較例５における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図１１Ｃは、実施例３における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図１１Ｄは、実施例４における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図１１Ｅは、実施例６における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。

実施例３として、上述した図６Ｂに示すスピーカ４と、上述した図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さが異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカを用いた。実施例３に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは１５ｍｍ（第１の開口部の半径の０．８倍）であった。

実施例４として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さが異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカを用いた。実施例４に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは２０ｍｍ（第１の開口部の半径の１．１倍）であった。

実施例５として、上記実験１の実施例２と同様に、図６Ｂに示すスピーカ４及びスピーカ用ホーン６を備えたホーンスピーカ２を用いた。実施例５に係るスピーカ用ホーン６では、ホーン体２４の第１の端部２６から第２の端部３２までの中心軸方向における長さは２５ｍｍ（第１の開口部の半径の１．３倍）であった。

実施例６として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さが異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカを用いた。実施例６に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは３０ｍｍ（第１の開口部の半径の１．６倍）であった。

比較例４として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さが異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカ用いた。比較例４に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは５ｍｍ（第１の開口部の半径の０．３倍）であった。

比較例５として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さが異なるスピーカ用ホーンとを用いた。比較例５に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは１０ｍｍ（第１の開口部の半径の０．５倍）であった。

上述した図８Ｅ及び図１０Ａ〜図１０Ｅに示すように、実施例３〜６では、比較例４及び５と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの各周波数成分でポーラパターンが楕円形状により一層近付いた。このことから、ホーン体の長さを１５ｍｍ以上（第１の開口部の半径の０．８倍以上）にすることにより、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域の指向性を鋭くすることができることが分かった。

また、上述した図９Ｃ及び図１１Ａ〜図１１Ｅに示すように、実施例３〜６では、比較例４及び５と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域において−６０°方向の周波数特性と６０°方向の周波数特性との差分が増大していた。これは、実施例３〜６において、ホーン体の長さを１５ｍｍ以上にしたことに起因すると考えられる。

［４−３．実験３］
次に、図１２Ａ〜図１４Ｂを参照しながら、実験３について説明する。実験３では、スピーカの種類を変更した場合に、スピーカ用ホーンの有無が指向特性にどのように影響を与えるかについて評価を行った。

図１２Ａは、実施例７に係るホーンスピーカ２Ｂを示す断面図である。図１２Ｂは、比較例６（従来技術例６）に係るスピーカ４Ｂを示す斜視図である。図１３Ａは、比較例６における指向特性を示すポーラパターンである。図１３Ｂは、実施例７における指向特性を示すポーラパターンである。図１４Ａは、比較例６における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図１４Ｂは、実施例７における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。

実施例７として、図１２Ａに示すスピーカ４Ｂ及びスピーカ用ホーン６を備えたホーンスピーカ２Ｂを用いた。実施例７に係るスピーカ４Ｂでは、振動板１０Ｂは、ＸＹ平面視で円形状のコーン形状に形成されていた。振動板１０Ｂの直径は３８ｍｍであった。

比較例６（従来技術例６）として、図１２Ｂに示すスピーカ４Ｂのみを用い、スピーカ用ホーンは用いなかった。

比較例６では、図１３Ａの（ａ）〜（ｊ）に示すように、各周波数成分でポーラパターンは円形状に近い形状を有していた。このことから、スピーカのみでは、狭指向性を得ることは難しいことが分かった。

実施例７では、図１３Ｂの（ａ）〜（ｊ）に示すように、比較例６と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの各周波数成分でポーラパターンが円形状から楕円形状に近付いた。このことから、実施例７に係るスピーカ用ホーンをスピーカに取り付けることにより、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域の指向性を鋭くすることができることが分かった。

また、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、実施例７では、比較例６と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域において−６０°方向の周波数特性と６０°方向の周波数特性との差分が増大していた。これは、実施例７において、スピーカ用ホーンをスピーカに取り付けたことに起因すると考えられる。

［４−４．実験４］
次に、図１５〜図２６Ｂを参照しながら、実験４について説明する。実験４では、スピーカ用ホーンの形状及びホーン体の長さが指向特性にどのように影響を与えるかについて評価を行った。

まず、図１５〜図１７Ｂを参照しながら、比較例７及び８について説明する。図１５は、比較例７及び８に係るスピーカ用ホーンの音響通路の内面形状を模式的に示す図である。図１６Ａは、比較例７における指向特性を示すポーラパターンである。図１６Ｂは、比較例８における指向特性を示すポーラパターンである。図１７Ａは、比較例７における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図１７Ｂは、比較例８における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。

比較例７として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さが異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカを用いた。図１５に示すように、比較例７に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは５ｍｍ（第１の開口部の半径の０．３倍）であった。また、ホーン体の音響通路の内面は、第１の開口部から第２の開口部に向けて４次曲線を描きながらラッパ状に広がる形状を有していた。

比較例８として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さ及び音響通路３８の内面形状が異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカを用いた。図１５に示すように、比較例８に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは５ｍｍであった。また、ホーン体の音響通路の内面は、第１の開口部から第２の開口部に向けて２次曲線を描きながらラッパ状に広がる形状を有していた。

図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、比較例７と比較例８との間で、ポーラパターンの形状の差異はほとんど見られなかった。また、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、比較例７及び８ではともに、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域におけるグラフの勾配は緩やかであり、中高音域の指向性は緩やかであった。

次に、図１８〜図２０Ｂを参照しながら、比較例９及び１０について説明する。図１８は、比較例９及び１０に係るスピーカ用ホーンの音響通路の内面形状を模式的に示す図である。図１９Ａは、比較例９における指向特性を示すポーラパターンである。図１９Ｂは、比較例１０における指向特性を示すポーラパターンである。図２０Ａは、比較例９における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図２０Ｂは、比較例１０における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。

比較例９として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さが異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカを用いた。図１８に示すように、比較例９に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは１０ｍｍ（第１の開口部の半径の０．５倍）であった。また、ホーン体の音響通路の内面は、第１の開口部から第２の開口部に向けて４次曲線を描きながらラッパ状に広がる形状を有していた。

比較例１０として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さ及び音響通路３８の内面形状が異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカを用いた。図１８に示すように、比較例１０に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは１０ｍｍであった。また、ホーン体の音響通路の内面は、第１の開口部から第２の開口部に向けて２次曲線を描きながらラッパ状に広がる形状を有していた。

図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、比較例９と比較例１０との間で、ポーラパターンの形状の差異はほとんど見られなかった。また、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、比較例９及び１０では、比較例７及び８と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域におけるグラフの勾配が若干急になり、中高音域の指向性が若干鋭くなった。

次に、図２１〜図２３Ｂを参照しながら、実施例８及び比較例１１について説明する。図２１は、実施例８及び比較例１１に係るスピーカ用ホーンの音響通路の内面形状を模式的に示す図である。図２２Ａは、実施例８における指向特性を示すポーラパターンである。図２２Ｂは、比較例１１における指向特性を示すポーラパターンである。図２３Ａは、実施例８における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図２３Ｂは、比較例１１における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。

実施例８として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さが異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカを用いた。図２１に示すように、実施例８に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは１５ｍｍ（第１の開口部の半径の０．８倍）であった。また、ホーン体の音響通路の内面は、第１の開口部から第２の開口部に向けて４次曲線を描きながらラッパ状に広がる形状を有していた。

比較例１１として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さ及び音響通路３８の内面形状が異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカを用いた。図２１に示すように、比較例１１に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは１５ｍｍであった。また、ホーン体の音響通路の内面は、第１の開口部から第２の開口部に向けて２次曲線を描きながらラッパ状に広がる形状を有していた。

図２２Ｂの（ｈ）及び（ｉ）に示すように、比較例１１では、８．０〜９．０ｋＨｚの周波数成分で少しサイドローブが生じた。一方、図２２Ａの（ｈ）及び（ｉ）に示すように、実施例８では、比較例１１と比べて、８．０〜９．０ｋＨｚの周波数成分におけるサイドローブが減少した。また、図２３Ａ及び図２３Ｂに示すように、実施例８では、比較例１１と比べて、８．０〜９．０ｋＨｚ及び１２ｋＨｚの中高音域における横方向の音量が全体的に低く抑えられていた。さらに、図２３Ａ及び図２０Ａに示すように、実施例８では、比較例９と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域におけるグラフの勾配が下がっており、中高音域の指向性がより鋭くなった。このことから、ホーン体の長さを１５ｍｍ以上（第１の開口部の半径の０．８倍以上）にし、且つ、ホーン体の音響通路の内面を４次曲線にすることにより、中高音域の指向性を鋭くすることができることが分かった。

次に、図２４〜図２６Ｂを参照しながら、実施例９及び比較例１２について説明する。図２４は、実施例９及び比較例１２に係るスピーカ用ホーンの音響通路の内面形状を模式的に示す図である。図２５Ａは、実施例９における指向特性を示すポーラパターンである。図２５Ｂは、比較例１２における指向特性を示すポーラパターンである。図２６Ａは、実施例９における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。図２６Ｂは、比較例１２における±６０°方向の各周波数特性の比較を示すグラフである。

実施例９として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さが異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカを用いた。図２４に示すように、実施例９に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは２５ｍｍ（第１の開口部の半径の１．３倍）であった。また、ホーン体の音響通路の内面は、第１の開口部から第２の開口部に向けて４次曲線を描きながらラッパ状に広がる形状を有していた。

比較例１２として、図６Ｂに示すスピーカ４と、図６Ｂに示すスピーカ用ホーン６とはホーン体２４の長さ及び音響通路３８の内面形状が異なるスピーカ用ホーンとを備えたホーンスピーカを用いた。図２４に示すように、比較例１２に係るスピーカ用ホーンでは、ホーン体の第１の端部から第２の端部までの中心軸方向における長さは２５ｍｍであった。また、ホーン体の音響通路の内面は、第１の開口部から第２の開口部に向けて直線を描きながらラッパ状に広がる、いわゆるコニカル形状を有していた。

図２５Ｂの（ｈ）に示すように、比較例１２では、８．０ｋＨｚの周波数成分で比較的大きなサイドローブが生じた。一方、図２５Ａの（ｈ）に示すように、実施例９では、比較例１２と比べて、８．０ｋＨｚの周波数成分におけるサイドローブが大きく減少した。また、図２６Ａ及び図２６Ｂに示すように、実施例９では、比較例１２と比べて、９．０〜１２ｋＨｚの中高音域における横方向の音量が全体的に低く抑えられていた。さらに、図２６Ａ及び図２３Ａに示すように、実施例９では、実施例８と比べて、５．０〜１０ｋＨｚの中高音域におけるグラフの勾配が下がっており、中高音域の指向性がより鋭くなった。このことから、ホーン体の長さを１５ｍｍ以上（第１の開口部の半径の０．８倍以上）で長くすればするほど、且つ、ホーン体の音響通路の内面を４次曲線にすることにより、中高音域の指向性を鋭くすることができることが分かった。

（変形例）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

上記実施の形態では、ホーンスピーカ２が搭載される画像表示装置４４をテレビジョン受像機で構成したが、これに限定されず、例えばパーソナルコンピュータ用のディスプレイ等で構成してもよい。

上記実施の形態では、ホーン体２４の第２の開口部３４を略正方形状で形成したが、これに限定されず、例えば略長方形状又は楕円形状等、円形状以外の任意の形状で形成してもよい。

上記実施の形態では、第２の開口部３４の４つの角部３６の各々をアール形状に形成したが、これに限定されず、例えば４つの角部３６の各々を直角形状に形成してもよい。

上記実施の形態では、中心軸４０を一直線状に形成することにより、ホーン体２４をストレートタイプに形成したが、これに限定されず、例えば中心軸４０を折れ直線で形成することにより、ホーン体２４をＶ字状に屈曲した曲げタイプに形成してもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、例えば画像表示装置等に搭載されるホーンスピーカに適用可能である。

２，２Ａ，２Ｂ ホーンスピーカ
４，４Ｂ スピーカ
６，６Ａ，５０，６４ スピーカ用ホーン
８ 筐体
１０，１０Ｂ 振動板
１２ 駆動部
１４ 開口部
１５ エッジ
１６ ヨーク
１８ マグネット
２０ ボビン
２２ ボイスコイル
２４，２４Ａ，５１，６５ ホーン体
２６，５２，６６ 第１の端部
２８，５４，６８ 第１の開口部
３０ 段差部
３２，５６，７０ 第２の端部
３４，３４Ａ，５８，７２ 第２の開口部
３６，３６Ａ，６０，７４ 角部
３８，６２，７６ 音響通路
４０ 中心軸
４２ 直線部分
４４ 画像表示装置
４６ リアキャビネット

Claims (5)

1. スピーカに取り付けられるスピーカ用ホーンであって、
   第１の端部に形成された円形状の第１の開口部と、第２の端部に形成された円形状とは異なる形状の第２の開口部と、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを連通する音響通路と、を有するホーン体を備え、
   前記ホーン体の中心軸を含む断面において、前記音響通路の内面は、前記第１の開口部から前記第２の開口部に向けて４次曲線を描きながら広がり、
   前記ホーン体の前記第１の端部から前記第２の端部までの長さは、前記第１の開口部の半径の０．８倍以上である
   スピーカ用ホーン。
2. 前記ホーン体の前記中心軸に垂直な断面において、前記第１の開口部の面積をＳ_０、前記第１の開口部から前記中心軸の方向に離れた位置ｚにおける前記音響通路の面積をＳとしたとき、前記面積Ｓは、以下の関係式を満たす
   請求項１に記載のスピーカ用ホーン。
   Ｓ＝Ｓ_０×（１＋ａ×ｚ^４）（但し、ａは定数）
3. 前記第２の開口部は略矩形状に形成され、
   前記第２の開口部の４つの角部の各々は、アール形状に形成されている
   請求項１又は２に記載のスピーカ用ホーン。
4. 前記４つの角部の各々の曲率半径は、前記第１の開口部の前記半径の０．８倍である
   請求項３に記載のスピーカ用ホーン。
5. 平面視で円形状の振動板を有するスピーカと、
   前記スピーカに取り付けられた、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスピーカ用ホーンと、を備え、
   前記振動板は、前記スピーカ用ホーンの第１の開口部に配置される
   ホーンスピーカ。

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