(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モードによって特徴付けられる音響導波路と、
直径によってそれぞれ特徴付けられる複数の音響ドライバとを備え、
前記音響ドライバの少なくとも二つが少なくとも直径一つ分だけ離隔して配置されるように、また、前記音響ドライバが、該音響ドライバのそれぞれからの放射が一つのモードを、該一つのモードに対応するモード関数がゼロではない前記導波路内の位置に励起するように、前記導波路内に放射するように、そして、前記一つのモードの全励起が実質的にゼロであるように、前記音響ドライバが前記導波路内に固定されていて、
前記音響導波路は開‐閉型音響導波路であり、
前記音響導波路が以下の式
【数１】
0005538502.tif 000024
ここで、ｎは奇数３，５，７…、ａは前記音響ドライバの数、ｌは前記導波路の有効長であり、ｘ１…ｘａは前記導波路の開端からの比例的な距離を示す；
に従って配置されていて、
全ての前記音響ドライバが、閉端以外において前記導波路の長さ方向に沿った位置に配置されていて、
前記一つのモードが、ｎ＝３に対応している、装置。
【請求項２】
モードによって特徴付けられる音響導波路と、
直径によってそれぞれ特徴付けられる複数の音響ドライバとを備え、
前記音響ドライバの少なくとも二つが少なくとも直径一つ分だけ離隔して配置されるように、また、前記音響ドライバが、該音響ドライバのそれぞれからの放射が一つのモードを、該一つのモードに対応するモード関数がゼロではない前記導波路内の位置に励起するように、前記導波路内に放射するように、そして、前記一つのモードの全励起が実質的にゼロであるように、前記音響ドライバが前記導波路内に固定されていて、
前記音響導波路は開‐開型導波路であり、
前記音響導波路が以下の式
【数２】
0005538502.tif 000025
ここで、ｎは１よりも大きな整数、ａは前記音響ドライバの数、ｌは一端から測定された前記音響導波路の有効長であり、ｘ１…ｘａは前記導波路の一端からの比例的な距離を示す；
に従って配置されている、装置。
【請求項３】
モードによって特徴付けられる音響導波路と、
直径によってそれぞれ特徴付けられる複数の音響ドライバと、
それぞれの前記音響ドライバにオーディオ信号を送信するための回路であり、前記音響ドライバの少なくとも二つに送信される前記オーディオ信号に対して異なる増幅率を与えるための回路を含む回路とを備え、
前記音響ドライバの少なくとも二つが少なくとも直径一つ分だけ離隔して配置されるように、また、前記音響ドライバが、該音響ドライバのそれぞれからの放射が一つのモードを、該一つのモードに対応するモード関数がゼロではない前記導波路内の位置に励起するように、前記導波路内に放射するように、そして、前記一つのモードの全励起が実質的にゼロであるように、前記音響ドライバが前記導波路内に固定されていて、
前記回路は前記複数の音響ドライバに対して共通のオーディオ信号を送信し、
前記音響導波路は開‐閉型導波路であり、以下の式
【数３】
0005538502.tif 000026
ここで、ｎは奇数３，５，７…、ａは前記音響ドライバの数、ｌは前記導波路の有効長であり、ｘ１…ｘａは前記導波路の開端からの比例的な距離を示し、Ｇは対応する前記音響ドライバに与えられる増幅率である；
に従って、前記音響ドライバが配置され、前記増幅率が選択されていて、
全ての前記音響ドライバが、閉端以外において前記導波路の長さ方向に沿った位置に配置されていて、
前記一つのモードが、ｎ＝３に対応している、装置。
【請求項４】
モードによって特徴付けられる音響導波路と、
直径によってそれぞれ特徴付けられる複数の音響ドライバと、
それぞれの前記音響ドライバにオーディオ信号を送信するための回路であり、前記音響ドライバの少なくとも二つに送信される前記オーディオ信号に対して異なる増幅率を与えるための回路を含む回路とを備え、
前記音響ドライバの少なくとも二つが少なくとも直径一つ分だけ離隔して配置されるように、また、前記音響ドライバが、該音響ドライバのそれぞれからの放射が一つのモードを、該一つのモードに対応するモード関数がゼロではない前記導波路内の位置に励起するように、前記導波路内に放射するように、そして、前記一つのモードの全励起が実質的にゼロであるように、前記音響ドライバが前記導波路内に固定されていて、
前記回路は前記複数の音響ドライバに対して共通のオーディオ信号を送信し、
前記音響導波路は開‐開型導波路であり、以下の式
【数４】
0005538502.tif 000027
ここで、ｎは１よりも大きな整数、ａは前記音響ドライバの数、ｌは一端から測定された前記導波路の有効長であり、ｘ１…ｘａは前記導波路の一端からの比例的な距離を示し、Ｇは対応する前記音響ドライバに与えられる増幅率である；
に従って、前記音響ドライバが配置され、前記増幅率が選択されている、装置。
【請求項５】
モードによって特徴付けられる音響導波路と、
直径によってそれぞれ特徴付けられる複数の音響ドライバとを備え、
前記音響ドライバの少なくとも二つが少なくとも直径一つ分だけ離隔して配置されるように、また、前記音響ドライバが、該音響ドライバのそれぞれからの放射が一つのモードを、該一つのモードに対応するモード関数がゼロではない前記導波路内の位置に励起するように、前記導波路内に放射するように、そして、前記一つのモードの全励起が実質的にゼロであるように、前記音響ドライバが前記導波路内に固定されていて、
前記導波路は円錐形の導波路であり、前記音響ドライバが、それぞれのモードに対して以下の式
【数５】
0005538502.tif 000028
ここで、Ｌは前記導波路の有効長を表し、ｆｎは前記モードに対応する周波数を表し、ＡＯは開端での断面積を表し、ＡＣは閉端での断面積を表し、ｘは前記開端からの比例的な位置を表し、ｄは
【数６】
0005538502.tif 000029
によって与えられ、ａは前記音響ドライバの数である；
に従って配置されている、装置。
【請求項６】
複数の音響ドライバであり、該音響ドライバの少なくとも二つが直径一つ分以上に離隔して配置されている複数の音響ドライバによって、一つのモードに対応するモード関数がゼロではなく、前記一つのモードの全励起が実質的にゼロであるような位置で音響導波路内に放射する段階を備えた、音響導波路を作動させるための方法であって、
前記導波路は開‐閉型導波路であり、前記放射する段階は以下の式
【数７】
0005538502.tif 000030
ここで、ｎは励起されないモードを示す１よりも大きな奇数、ａは前記音響ドライバの数、ｌは開端から測定された前記導波路の有効長、ｘ１…ｘａは前記導波路に沿った比例的な位置を示す；
に従った位置で前記導波路内に放射する段階を備え、
全ての前記音響ドライバが、閉端以外において前記導波路の長さ方向に沿った位置に配置されていて、
前記一つのモードが、ｎ＝３に対応している、方法。
【請求項７】
複数の音響ドライバであり、該音響ドライバの少なくとも二つが直径一つ分以上に離隔して配置されている複数の音響ドライバによって、一つのモードに対応するモード関数がゼロではなく、前記一つのモードの全励起が実質的にゼロであるような位置で音響導波路内に放射する段階を備えた、音響導波路を作動させるための方法であって、
前記導波路は開‐開型導波路であり、前記放射する段階は以下の式
【数８】
0005538502.tif 000031
ここで、ｎは１よりも大きな整数、ａは前記音響ドライバの数、ｌは一端から測定された前記導波路の有効長、ｘ１…ｘａは前記導波路に沿った比例的な位置を示す；
に従った位置で前記導波路内に放射する段階を備えた、方法。
【請求項８】
複数の音響ドライバであり、該音響ドライバの少なくとも二つが直径一つ分以上に離隔して配置されている複数の音響ドライバによって、一つのモードに対応するモード関数がゼロではなく、前記一つのモードの全励起が実質的にゼロであるような位置で音響導波路内に放射する段階を備えた、音響導波路を作動させるための方法であって、
前記導波路は円錐形の導波路であり、前記放射する段階は、それぞれのモードに対して以下の式
【数９】
0005538502.tif 000032
ここで、Ｌは前記導波路の有効長を表し、ｆｎは前記モードに対応する周波数を表し、ＡＯは開端での断面積を表し、ＡＣは閉端での断面積を表し、ｘは前記閉端からの比例的な位置を表し、ｄは
【数１０】
0005538502.tif 000033
によって与えられ、ａは前記音響ドライバの数である；
に従った位置で前記導波路内に放射する段階を備えた、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、音響導波路内のトランスデューサの配置を決定するための方法及びその方法を取り入れた音響導波路システムに関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許第６２７８７８９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一側面において、装置は、モードによって特徴付けられる音響導波路を含む。本装置はそれぞれが直径によって特徴付けられる複数の音響ドライバを更に含む。音響ドライバは、この音響ドライバの少なくとも二つが少なくとも直径一つ分だけ離隔して固定されるように、また、それぞれの音響ドライバからの放射が一つのモードをこのモードに対応するモード関数がゼロではない導波路内の位置において励起するように音響ドライバが導波路内に放射するように、また、一つのモードの全励起が実質的にゼロであるように、音響ドライバは導波路内に固定される。複数の音響ドライバは二つの音響ドライバであり得、第一音響ドライバの位置でのモード関数の大きさは第二音響ドライバの位置でのモード関数の大きさに等しいが、第一音響ドライバと第二音響ドライバとの位置でのモード関数の値の符号は逆である。複数の音響ドライバは二つよりも多くの音響ドライバであり得る。それぞれの音響ドライバからの放射が他のモードをこの他のモードに対応するモード関数がゼロではない位置で励起するように、そして、他のモードの全励起が実質的にゼロであるように、複数の音響ドライバが導波路内に固定され、導波路内に放射し得る。音響導波路は開‐閉型音響導波路であり得て、音響ドライバは、以下の式
【数１】
0005538502.tif 000002
に従って配置され得る。ここで、ｎは奇数３，５，７…、ａは音響ドライバの数、ｌは音響導波路の有効長であり、ｘ１…ｘａは導波路の開端からの比例的な距離を示す。音響導波路は開‐開型導波路でもあり得て、音響ドライバは、以下の式
【数２】
0005538502.tif 000003
に従って配置され得る。ここで、ｎは１よりも大きな整数、ａは音響ドライバの数、ｌは一端から測定された音響導波路の有効長であり、ｘ１…ｘａは導波路の一端からの比例的な距離を示す。本装置は、音響ドライバの少なくとも二つに送信されるオーディオ信号に対して異なる増幅率を与えるための回路を含む、それぞれの音響ドライバにオーディオ信号を送信するための回路を更に備え得る。回路は複数の音響ドライバに対して共通のオーディオ信号を送信し得る。音響導波路は開‐閉型導波路であり得て、以下の式
【数３】
0005538502.tif 000004
に従って、音響ドライバが配置され、増幅率が選択され得る。ここで、ｎは奇数３，５，７…、ａは音響ドライバの数、ｌは音響導波路の有効長であり、ｘ１…ｘａは導波路の開端からの比例的な距離を示し、Ｇは対応する音響ドライバに与えられる増幅率である。音響導波路は開‐開型導波路でもあり得て、以下の式
【数４】
0005538502.tif 000005
に従って、音響ドライバが配置され、増幅率が選択され得る。ここで、ｎは１よりも大きな整数、ａは音響ドライバの数、ｌは一端から測定された導波路の有効長であり、ｘ１…ｘａは導波路の一端からの比例的な距離を示し、Ｇは対応する音響ドライバに与えられる増幅率である。導波路は円錐形の導波路であり得て、音響ドライバは、それぞれのモードに対して以下の式
【数５】
0005538502.tif 000006
に従って配置され得る。ここで、Ｌは導波路の有効長を表し、ｆｎはモードに対応する周波数を表し、ＡＯは開端での断面積を表し、ＡＣは閉端での断面積を表し、ｘは開端からの比例的な位置を表し、ｄは
【数６】
0005538502.tif 000007
によって与えられ、ａは音響ドライバの数である。
【０００４】
他の側面において、音響導波路を作動させるための方法は、その内の少なくとも二つの音響ドライバが直径一つ分以上離隔して配置されている複数の音響ドライバによって、一つのモードに対応するモード関数がゼロではないがその一つのモードの全励起が実質的にゼロであるような位置において音響導波路内に放射する段階を含む。放射する段階は、複数の音響ドライバによって、他のモードに対応するモード関数がゼロではないがその他のモードの全励起が実質的にゼロであるような導波路内の位置において放射する段階を含み得る。導波路は開‐閉型導波路であり得て、放射する段階は、以下の式
【数７】
0005538502.tif 000008
に従った位置で導波路内に放射する段階を含み得る。ここで、ｎは励起されないモードを示す１よりも大きな奇数、ａは音響ドライバの数、ｌは開端から測定された導波路の有効長、ｘ１…ｘａは導波路に沿った比例的な位置を示す。導波路は開‐開型導波路でもあり得て、放射する段階は、以下の式
【数８】
0005538502.tif 000009
に従った位置で導波路内に放射する段階を備える。ここで、ｎは１よりも大きな整数、ａは音響ドライバの数、ｌは一端から測定された導波路の有効長、ｘ１…ｘａは導波路に沿った比例的な位置を示す。本方法は、それぞれの音響ドライバにオーディオ信号を提供する段階と、少なくとも二つの音響ドライバにオーディオ信号に対する異なる増幅率を与える段階とを更に備え得る。導波路は円錐形の導波路でもあり得て、放射する段階は、それぞれのモードに対して以下の式
【数９】
0005538502.tif 000010
に従った位置で導波路内に放射する段階を含み得る。ここで、Ｌは導波路の有効長を表し、ｆｎはモードに対応する周波数を表し、ＡＯは開端での断面積を表し、ＡＣは閉端での断面積を表し、ｘは閉端からの比例的な位置を表し、ｄは
【数１０】
0005538502.tif 000011
によって与えられ、ａは音響ドライバの数である。
【０００５】
他の側面において、音響装置は、二つの開端を有する第一音響導波路と；第二音響導波路と：第一放射面が第一音響導波路内に放射し、第二放射面が第二音響導波路内に放射するように配置された第一及び第二放射面を有する音響ドライバとを含む。第一導波路の二つの開端は共通の出口を共有し得る。第一導波路は第二導波路を取り囲み得る。本音響装置は、第一放射面が第一導波路内に音響エネルギーを放射するように配置された第一及び第二放射面を有する第二音響ドライバを更に含み得る。第二音響ドライバは、この第二音響ドライバの第二放射面が第二導波路内に放射するように配置され得る。第二音響ドライバは、この第二音響ドライバの第二放射面が第三導波路内に放射するように配置され得る。
【０００６】
他の側面において、音響装置は、音響ドライバと、二つの開端を備えた音響導波路とを含む。二つの開端は共通の出口を共有し得る。本音響装置は、一つの放射面が導波路内に放射し、第二放射面が第二音響導波路内に放射するように配置された二つの放射面を有する音響ドライバを更に含み得る。音響導波路は第二音響導波路を取り囲み得る。音響導波路は第三音響導波路を取り囲み得る。第二音響導波路及び第三音響導波路は共通の出口を共有し得る。
【０００７】
他の側面において、音響構造体は、第一閉チャネル及開チャネルを形成する押し出し部材と；第一エンドプレートと；第二エンドプレートと；バックプレートを含み、第一エンドプレート及び第二エンドプレートは押し出し部材に取り付け可能であり導波路を形成し得る。押し出し部材は第二閉チャネルを形成し得て、本構造体は、第三エンドプレート及び第四エンドプレートを更に含み得る。第三エンドプレート及び第四エンドプレートは押し出し部材に取り付け可能であり第二導波路を形成し得る。
【０００８】
他の側面において、音響導波路を形成するための方法は、第一閉チャネル及び開チャネルを形成する部材を押し出す段階と；押し出された部材に対して音響ドライバを固定する段階と；第一ペアのエンドプレートとバックプレートを取り付けて音響導波路を形成する段階とを含み得る。押し出す段階は、第二閉チャネルを形成するために部材を押し出す段階と第二ペアのエンドプレートを取り付けて第二音響導波路を形成する段階とを更に含み得る。
【０００９】
他の特徴、目的、及び利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによって明らかになるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】導波路構造の概略図である。
【図１Ｂ】導波路構造の概略図である。
【図１Ｃ】図１Ａまたは１Ｂまたはその両方の導波路の音響的側面のコンピュータシミュレーションである。
【図１Ｄ】図１Ａまたは１Ｂまたはその両方の導波路の音響的側面のコンピュータシミュレーションである。
【図１Ｅ】図１Ａまたは１Ｂまたはその両方の導波路の音響的側面のコンピュータシミュレーションである。
【図２Ａ】導波路システムの概略図と、対応する導波路システムの一つ以上のモード関数に対する一つ以上の音響ドライバの配置の関係を示す関連したダイアグラムとである。
【図２Ｂ】導波路システムの概略図と、対応する導波路システムの一つ以上のモード関数に対する一つ以上の音響ドライバの配置の関係を示す関連したダイアグラムとである。
【図２Ｃ】導波路システムの概略図と、対応する導波路システムの一つ以上のモード関数に対する一つ以上の音響ドライバの配置の関係を示す関連したダイアグラムとである。
【図３】導波路システムの概略図と、対応する導波路システムの一つ以上のモード関数に対する一つ以上の音響ドライバの配置の関係を示す関連したダイアグラムとである。
【図４】導波路システムの概略図と、対応する導波路システムの一つ以上のモード関数に対する一つ以上の音響ドライバの配置の関係を示す関連したダイアグラムとである。
【図５Ａ】導波路システムの概略図と、対応する導波路システムの一つ以上のモード関数に対する一つ以上の音響ドライバの配置の関係を示す関連したダイアグラムとである。
【図５Ｂ】図５Ａの導波路の音響的側面のコンピュータシミュレーションである。
【図５Ｃ】図５Ａの導波路の音響的側面のコンピュータシミュレーションである。
【図６】導波路システムの概略図と、対応する導波路システムのモード関数に対する音響ドライバの配置の関係を示す関連したダイアグラムとである。
【図７Ａ】複数の音響ドライバ配置原理を具現化し、また複数の追加的な要素を含む導波路システムの概略図である。
【図７Ｂ】図７Ａの導波路システムの音響的側面のコンピュータシミュレーションである。
【図８Ａ】複数の追加的な要素を含む図７Ａの導波路システムの概略図である。
【図８Ｂ】図８Ａの導波路システムの音響的側面のコンピュータシミュレーションである。
【図９】図８Ａの導波路システムの実装の概略図である。
【図１０】図９の導波路システムを取り入れた実際のラウドスピーカーの図である。
【図１１】図９の導波路システムを取り入れた実際のラウドスピーカーの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１Ａは音響導波路システム１０Ａを示す。音響ドライバ（トランスデューサ）１２は、二つの開端１６及び１８を有する音響導波路１４Ａ内に固定されている（以下、二つの開端を有する導波路を“開‐開型導波路”と称す）。音響ドライバは、導波路に沿った他の位置に配置可能である。音響ドライバは直接周囲に、また、導波路内にも音響エネルギーを放射する。導波路１４Ａ内に放射された音響エネルギーは、開端１６及び１８を介して、周囲に放射される。音響導波路システムによって周囲に放射される全音響エネルギーは、音響ドライバによって直接周囲に放射される音響エネルギーと導波路の開端によって周囲に放射される音響エネルギーとの和である。
【００１２】
図１Ｂは音響導波路システム１０Ｂを示す。音響ドライバ１２は一つの開端２０及び一つの閉端２２を有する音響導波路１４Ｂ内に固定されている（以下、一つの開端及び一つの閉端を有する導波路を“開‐閉型導波路”と称す）。音響ドライバは導波路に沿った他の位置に配置されてもよく、または、導波路の閉端２２の一部または全部と交換してもよい。音響ドライバは直接周囲にエネルギーを放射し、また、導波路内にも音響エネルギーを放射する。導波路１４Ｂ内に放射された音響エネルギーは、開端２０を介して、周囲に放射される。音響導波路システムによって周囲に放射される全音響エネルギーは、音響ドライバによって直接周囲に放射される音響エネルギーと導波路の開端によって周囲に放射される音響エネルギーとの和である。
【００１３】
導波路の音響上の有効長は、導波路の物理的な長さとは異なり得る。導波路の長さは、物理的な長さでも、同等な音響上の有効長でもあり得て、終端効果の補正を含む。
【００１４】
音響導波路は“モード”によって特徴付けられる。後述するように、モードは“モード関数”によって記述される。開‐閉型導波路のモードは、ｆｎ＝（２ｎ−１）ｃ／４Ｌ（以下、モード周波数）において生じる。ここで、ｎは正の整数、ｃは大気中の音速（この明細書の目的のために一定）、Ｌは終端効果を含む導波路の有効長である。開‐開型導波路のモードはｆｎ＝ｎｃ／２Ｌ（以下、モード周波数）において生じる。ここで、ｃは大気中の音速（この明細書の目的のために一定）、ｎは正の整数、Ｌは終端効果を含む導波路の有効長である。モードは、導波路の閉端での圧力最大つまり腹と、導波路の開端またはその近傍での圧力最小つまり節とを有する定常波によって特徴付けられる。典型的には、音響ドライバが導波路に音響的に結合されると、音響ドライバからの放射は導波路のモードを励起する。後述するように、導波路に沿った特定の位置での一つ以上の音響ドライバの音響的な結合は、それぞれのモードの励起の量に影響する。
【００１５】
図１Ｃは、導波路の端２０からの放射と音響ドライバ１２からの放射との位相差の曲線３０を示す。図１Ｄは、導波路の開端２０の出力のｄＢ  ＳＰＬ（ｓｏｕｎｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｌｅｖｅｌ，音圧レベル）の曲線３１Ａと、音響ドライバからの直接放射のｄＢ  ＳＰＬの曲線３１Ｂを示す。図１Ｅは、音響導波路の開端２０の出力及び音響ドライバ１２の出力の組み合わせの振幅の曲線３３を示す。出力のピーク（例えば２５及び２７）はモード周波数で生じ、出力のくぼみ（例えば２６及び２８）は、導波路の開端及び音響ドライバの出力の位相が一致しておらず（１８０度、５４０度）、略等しい振幅である周波数において生じる。
【００１６】
ピーク及びくぼみは音響的に望ましくなく、ピーク及びくぼみを除去して平坦な周波数応答曲線を与えることによって、周波数応答を滑らかにすることが望ましい。位相の一致から位相の不一致への、また、位相の不一致から位相の一致への動作の移り変わりを除去する方法の一つは、周波数ｆｎ＝（２ｎ−１）ｃ／４Ｌ（ｎは＞１の整数、ｃは音速、Ｌは導波路の長さ）で開‐閉型導波路において生じる励起モードを回避することである。ｎが２または３のモードを最小化することが特に望ましい。何故ならば、これらの波長は、大抵の導波路システムの動作の有効範囲内の対応する周波数を有するからである。
【００１７】
ｆｎ＝（２ｎ−１）ｃ／４Ｌの周波数での励起モードを回避する方法の一つは、モード関数（ｆｎ＝（２ｎ−１）ｃ／４Ｌという特定のモード周波数での音圧の空間分布を記述する関数）の値がゼロに近い導波路内の位置に音響ドライバを配置することである。図２Ａでは、音響ドライバ１２は、３ｃ／４Ｌであるｎ＝２のモード周波数での曲線２９によって表されるモード関数の値がゼロに近い開‐閉型導波路１４Ｂ内の位置に存在している。
【００１８】
一つの音響ドライバでは十分な出力が提供されないのであれば、単一の音響ドライバを二つ以上の音響ドライバに置き換えてもよく、モード関数の値がゼロ近くである導波路内の位置に、音響ドライバの音響中心で、実際的な近さに配置される。例えば、図２Ｂ及び２Ｃはそれぞれ、モード関数の値がゼロ近くである位置に、音響ドライバの音響中心で、実際的な近さに配置された二つ及び三つの音響ドライバ（それぞれ１２Ａ、１２Ｂ、及び、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）を示す。
【００１９】
一つよりも多くの音響ドライバが、十分な音響出力を提供するために必要とされる場合、音響ドライバを互いに近くに配置することが不都合となり得る。音響ドライバを互いに近くに配置する必要なくモードの励起を制御する他の方法は、二つの音響ドライバを離隔して配置して、導波路に沿った位置において、例えば、二つの音響ドライバの周囲間の距離を音響ドライバの直径よりも大きくして、二つの音響ドライバの位置での特定のモード（または複数の特定のモード）に対応するモード関数の大きさ（絶対値）が等しいが逆符号であるようにすることである。モード（または複数のモード）の全励起は、音響ドライバの位置でのモード関数の和であり、この場合、モード関数の値の大きさは同じであるが逆符号であるためにゼロである。
【００２０】
例えば、図３において、音響ドライバ１２Ａ及び１２Ｂは、３ｃ／４Ｌ（つまりｎ＝２でのモード）の周波数でのモード関数の値が略等しい大きさを有するが逆符号である開‐閉型導波路内の位置に存在する。例えば音響ドライバの直径よりも大きく、音響ドライバが離隔されると、一つより多くの周波数ｆｎ＝（２ｎ−１）ｃ／４Ｌに対応するモード関数の値が実質的に等しい大きさであるが逆符号であるように、音響ドライバを配置することができる。例えば、図４の配置では、音響ドライバからの放射が、周波数３ｃ／４Ｌに対応するモード関数の値が略等しい大きさであるが逆符号である位置と、周波数５ｃ／４Ｌに対応するモード関数の値が略等しい大きさであるが逆符号である位置とで導波路に入射するような位置に、音響ドライバ１２Ａ及び１２Ｂが存在している。従って、音響ドライバのこの空間配置では、ｎ＝２及びｎ＝３のモードは励起されず、対応するモード周波数でのピークが回避され、このモード周波数近くでの位相変化が回避される。
【００２１】
モード関数をゼロにする他の方法では、音響ドライバのペアが等しい大きさであるが逆符号を有するようにする必要がなく、和がゼロになる大きさ及び符号の他の組み合わせを有する。
【００２２】
開‐閉型導波路内のモード関数は以下にように表される：
【数１１】
0005538502.tif 000012
ここで、ｎは奇数３、５、７…、ａは音響ドライバの数、ｌは開端から測定した導波路の有効長である。値ｘ１…ｘａは導波路の開端からの導波路に沿った比例的な位置を示し、例えば、ｘ１＝．３２ｌは、音響ドライバが導波路の開端から０．３２ｌに配置されるということを示す。ａに対する値が選択可能であり（例えば、音響出力の要求や励起されないモードの数に基づいて）、ｘ１…ｘａに対する値が、例えばコンピュータシミュレーションによって、モード関数の値を最小にするように数学的に計算または選択され、好ましくは、モード関数の値をゼロにする。モード関数の値をゼロにすることが、困難または数学的に不可能であり得る。しかしながら、この式をゼロ近くにするｘの値を導出することによって、有益な効果を得ることができる。開‐開型導波路に対しては、モード関数は以下のように表される。
【数１２】
0005538502.tif 000013
ここで、ｎは１よりも大きな整数、ａは音響ドライバの数、ｌは導波路の有効長である。値ｘ１…ｘａは導波路の端からの導波路に沿った比例的な位置を示し、例えば、ｘ１＝．３２ｌは、音響ドライバが導波路の一端から０．３２ｌに配置されるということを示す。ａに対する値が選択可能であり、ｘ１…ｘａに対する値が、例えばコンピュータシミュレーションによって、モード関数の値を最小にするように数学的に計算または選択され、好ましくは、モード関数の値をゼロにする。モード関数の値をゼロにすることが、困難または数学的に不可能であり得る。しかしながら、この式をゼロ近くにするｘの値を導出することによって、有益な効果を得ることができる。
【００２３】
モード関数をゼロにする一方法が図５Ａに示されている。図５Ａの例では、周波数３ｃ／４Ｌに対応するモード関数の値が略ゼロになり、周波数５ｃ／４Ｌに対応するモード関数の値が略ゼロになり、周波数７ｃ／４Ｌに対応するモード関数の値が略ゼロになり、周波数９ｃ／４Ｌに対応するモード関数の値が略ゼロになるように、音響ドライバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄが配置されている。
【００２４】
ここに示した数式においては、音響ドライバが音響放射の点源であると仮定している。実際の実施においては、音響ドライバは有限の寸法を持つ放射面を有し、全ての周波数において点源としては機能しない。しかしながら、音響ドライバの放射面の一部が導波路の上述の部分に配置されると、モードの励起の有益な減少が得られ、従って出力のピーク及びくぼみの効果を減少させることができる。例えば、音響ドライバが直径１０ｃｍ（半径５ｃｍ）の円形の放射面を有し、音響ドライバの指定された位置が導波路の端から０．３２ｌで、ｌ＝１．７ｍ＝１７０ｃｍとして、つまり０．３２ｌ＝５４．４ｃｍであり、放射面の中心が導波路の端から５３．９ｃｍと５４．９ｃｍとの間であり、つまり音響ドライバの放射面の一部が導波路の端から５４．４ｃｍに位置していると、出力のピーク及びくぼみの効果を減少させることに関して有益な効果がある。
【００２５】
図５Ｂは、図５Ａの配置の一メートルでのｄＢ  ＳＰＬのプロット３２である。ほぼ４オクターブの範囲である略４０Ｈｚから略５５０Ｈｚの範囲にわたって、顕著なくぼみまたはピークは存在しない。この広い範囲は、少なくとも二つの方法において利用可能である。一方法は、低音モジュールの範囲を、典型的にはミッドレンジまたはツイーターのスピーカーによって放射される周波数へと拡張することである。他の方法は、低音モジュールの範囲を下方に拡張して、低音を、他の低音モジュールによって提供可能なものよりも低い周波数にすることである。
【００２６】
図５Ｃは、いくつかの小さなずれを除いては、周波数の非常に広い範囲にわたって、導波路の出口と音響ドライバの放射との間の位相差３４がゼロ（またはゼロと同等、例えば３６０度、７２０度等）である様子を示す。
【００２７】
先程示したモード関数の大きさが等しくない位置に音響ドライバを配置することによって、開‐閉型導波路内の音響ドライバの配置の柔軟性を増大させることが可能である。上述のシステムにおいては、二つの音響トランスデューサに加えられる電子的な増幅率は等しいと仮定されていた。音響ドライバ１２Ａ及び１２Ｂに与えられた信号に対してモード周波数での増幅率Ｇ１及びＧ２を割り当てることによって、モード関数は以下の形をとる。即ち、
【数１３】
0005538502.tif 000014
及び
【数１４】
0005538502.tif 000015
である。図６は図３の構成と同様の構成を示すが、音響ドライバが、増幅率付きのモード関数をゼロに等しくする位置に存在する。また、図６は、Ｇ１＝１（曲線９０）及びＧ２＝１．５（曲線９２）の増幅率付きのｎ＝２のモード関数の二つの項を示す。増幅率Ｇ２が与えられた音響ドライバの位置でのモード関数（曲線９０に等しい）の大きさ９４は、増幅率Ｇ１が与えられた音響ドライバの位置でのモード関数の大きさ９６よりも小さい。しかしながら、増幅率Ｇ２が増幅率Ｇ１よりも大きいので、増幅率Ｇ２が与えられた音響ドライバの位置での増幅率付きのモード関数の大きさ９８は、増幅率Ｇ１が与えられた音響ドライバの位置での増幅率付きのモード関数の大きさ９６に等しい。符号が逆であるので、ｎ＝２のモードの正味の励起は略ゼロである。必要であれば、それぞれのドライバの増幅率Ｇａが、それぞれのモード周波数で異なってもよい。開‐閉型導波路のそれぞれのモードｎに対する以下の一般的なモード関数の式を用いることによって、異なる増幅率を有する任意の数の音響ドライバへと、この方法を拡張可能である：
【数１５】
0005538502.tif 000016
同様に、音響ドライバが異なる増幅率を有する開‐開型導波路に対するモード関数は以下の形をとる：
【数１６】
0005538502.tif 000017
更なる改良においては、音響ドライバの感度を考慮することが可能である。
【００２８】
音響ドライバの配置の決定は、既知のモード周波数での圧力分布を記述する既知のモード関数を有する音響導波路またはシステムに限定されるものではない。モード周波数及びモード関数は、モデリング法（集中要素モデリング、有限要素モデリング等）を用いて、または実験的に求めることができる。モード関数（典型的には圧力分布の参照表として表される）がモデリングまたは他の方法によって求まると、上述の方法を用いて、音響ドライバを位置決めすることができる。
【００２９】
励起モードを回避する原理を、下記の式を満たす周波数であるモード周波数ｆｎをまず求めることによって、円錐形に漸減する導波路に対して拡張可能である：
【数１７】
0005538502.tif 000018
ここで、ｃは音速、ＡＣは（より大きな）閉端での導波路の面積、ＡＯは（より小さな）開端での導波路の面積、Ｌは導波路の有効長である。円錐形の導波路に対しては、それぞれの音響ドライバに対するｎ番目のモード周波数でのモード関数は次のように表される：
【数１８】
0005538502.tif 000019
ここで、ｘは０とＬとの間の比例的な位置を表し、Ｌ及びｄは
【数１９】
0005538502.tif 000020
によって与えられる。二つの音響ドライバ（ｘ１に一つ、ｘ２に一つ）に対しては、この式は次のようになる：
【数２０】
0005538502.tif 000021
ここで、ｘ１及びｘ２は開端からの比例的な位置を表し、ｄは
【数２１】
0005538502.tif 000022
によって与えられる。例えば、２：１に漸減する導波路（ＡＣ／ＡＯ＝２）に対しては、０．４９１ｌ及び０．９１１ｌに配置された二つの音響ドライバが、ｎ番目のモードの励起を最小にする。それぞれのモードに対して、この式はより一般的に次のように表される：
【数２２】
0005538502.tif 000023
ここで、ａはドライバの数である。この方法は上述の方法と同様に拡張可能であり、４つの音響ドライバ及び４つのモードまたはそれ以上をカバーする。
【００３０】
図７Ａは、上述の原理の導波路システムの実施例を示すが、いくつかの特徴が付加されている。音響ドライバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、図に示される位置に、開‐開型導波路１４内に放射するように、固定されている。この導波路は二つの開端１６及び１８を有する。導波路１４は、位置３７及び３９において急に細くなる二つの部分を有する。急に細くなることによって、導波路のｎ＝１のモードの同調周波数が下げられる。図７Ｂの一メートルでのｄＢ  ＳＰＬのシミュレーションのプロット３６は、６０Ｈｚから略４８０Ｈｚまで、導波路システムによって放射されたＳＰＬは略平坦であることを示す（少量だけモード関数が励起された周波数でのいくつかの小さなずれを除く）。
【００３１】
図８Ａは、付加的な特徴及び上述の一実施例の寸法を備えた図７Ａのアセンブリを示す。周囲に直接放射する代わりに、音響ドライバ１２Ａ及び１２Ｂは、開‐閉型導波路３８内に放射する。音響ドライバ１２Ｃ及び１２Ｄは、開‐閉型導波路４０内に放射する。開‐閉型導波路３８及び４０は、共通の出口４２を共有する。図８Ｂは、図８Ａのアセンブリの一メートルでのｄＢ  ＳＰＬを示す。図８Ｂのプロット４４は、少量だけモード関数が励起された周波数でのいくつかの小さな摂動とともに、略２２０Ｈｚにおいてロールオフを示す。このロールオフは実際のラウドスピーカーにおいて有利である。何故ならば、これによってクロスオーバー回路網の設計が単純化され、また、これによって均等化回路の設計が単純化されるからである。高周波数のピーク４６及び４８は、高周波数でのゼロではないモード関数の値に繋がるドライバの配置によって生じるものであるが、特許文献１に開示された方法によって、顕著に減少させることが可能である。
【００３２】
図９は、図８Ａの実施例の実装を示す。導波路１４は、導波路３８及び４０を取り囲むように、また、二つの開端１６及び１８が共通の出口５０を共有するように折り畳まれている。（導波路３８及び４０の）共通の出口４２は、開口部が紙面に対して垂直になるように向けられている。
【００３３】
図１０は、図９の実装による実際のラウドスピーカーを示し、参照符号は、上述の図の対応する要素の物理的な実装を表す。音響ドライバ５２は高周波数音響ドライバであり、導波路システムに対して高周波数放射を提供するが、前には説明されていない。導波路構造は、押し出し部分５４、バックパネル５６と、この図には示されていないエンドプレートで形成され得る。
【００３４】
図１１は、図１０のラウドスピーカーの構造要素を実装する構造を示す。導波路１４、３８、４０は、例えばアルミニウムの押し出し部分５４で形成されている。押し出し部分５４は、開チャネル６８及び閉チャネル７０及び７２を規定する。チャネル７０は押し出し部分５４の全長には及ばず、チャネル７２は押し出し部分５４の全長に及ぶ。バックパネル５６は押し出し部分に機械的に固定されていてもよい。開口部４２及び５０は、機械的ルータによって押し出し部分５４内に形成されてもよい。音響ドライバは、所定の位置のホール内で押し出し部分に対して配置されて固定されてもよい。バックプレート５６及びエンドプレートが押し出し部分に取り付けられて、導波路１４を形成してもよい。図１１のアセンブリによって、押し出し部分への音響ドライバの挿入及び機械的な固定が可能になる。ダンピング材６６を挿入して、上述のように高周波数のピークを減衰させてもよい。
【００３５】
複数の図面における要素は、別段の指摘がなければ、ブロックダイアグラム内の離散的な要素として示されて説明され、“回路”と称されることもあるが、要素が、アナログ回路、デジタル回路、ソフトウェア命令を実行する一つ以上のマイクロプロセッサのいずれか一つまたはこれらの組み合わせとして実装され得る。ソフトウェア命令は、デジタル信号処理（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＤＳＰ）命令を含み得る。別段の指摘がなければ、信号線は、離散的なアナログまたはデジタル信号線として、オーディオ信号の別々のストリームを処理する適切な信号処理を有する単一の離散的なデジタル信号線として、または、無線通信システムの要素として実装可能である。いくつかの処理動作は、係数の計算及び適用に関係して表され得る。係数の計算及び適用と同等のことは、他のアナログまたはデジタル信号処理方法によって実行可能であり、本願の範囲内に含まれる。別段の指摘がなければ、オーディオ信号またはビデオ信号またはその両方は、デジタルまたはアナログ形式にエンコーディングされて送信され得る。従来のデジタル‐アナログ変換器またはアナログ‐デジタル変換器は図において省略され得る。言い回しを簡単にするため、“チャネルｘのオーディオ信号に対応する音響エネルギーの放射”を、“チャネルｘの放射”と称する。本明細書では、“周波数”及び“波長”は交換可能に用いられている。何故ならばλ＝ｃ／ｆ、ｆ＝ｃ／λだからである。ここで、ｆは音波の周波数、λは音波の波長であり、ｃは音速であるが、本明細書の目的のため一定である。従って、例えば、“１００Ｈｚの波長”は“１００Ｈｚの周波数に対応する波長”を意味する。また、“導波路の長さの四倍の周波数”は“導波路の長さの四倍の波長に対応する周波数”を意味する。別段の指摘がなければ、図の曲線はコンピュータシミュレーションによるものである。
【００３６】
他の実施例は特許請求の範囲内に存する。
【符号の説明】
【００３７】
１０  音響導波システム
１２  音響ドライバ
１４  導波路
１６，１８，２０  開端
２２  閉端
【図１Ａ】
0005538502.tif 000034
【図１Ｂ】
0005538502.tif 000035
【図１Ｃ】
0005538502.tif 000036
【図１Ｄ】
0005538502.tif 000037
【図１Ｅ】
0005538502.tif 000038
【図２Ａ】
0005538502.tif 000039
【図２Ｂ】
0005538502.tif 000040
【図２Ｃ】
0005538502.tif 000041
【図３】
0005538502.tif 000042
【図４】
0005538502.tif 000043
【図５Ａ】
0005538502.tif 000044
【図５Ｂ】
0005538502.tif 000045
【図５Ｃ】
0005538502.tif 000046
【図６】
0005538502.tif 000047
【図７Ａ】
0005538502.tif 000048
【図７Ｂ】
0005538502.tif 000049
【図８Ａ】
0005538502.tif 000050
【図８Ｂ】
0005538502.tif 000051
【図９】
0005538502.tif 000052
【図１０】
0005538502.tif 000053
【図１１】
0005538502.tif 000054