(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元全方位音源生成装置であって、
三次元全方位音源の強度特性を測定する統合センサ（５０）と、
音波放射のための少なくとも１つの放射開口部（２０，３０）を備えた音放射領域（６０）を有するハウジング（１０）と、
生成された音波を前記音放射領域（６０）から放射するために前記ハウジング（１０）に配置された音波を生成する少なくとも１つの音発生器（４０）と、
前記統合センサ（５０）の出力を読み取るための装置に前記統合センサ（５０）を接続するための接続手段と、
を備え、
前記ハウジング（１０）は、軸と、前記軸に対し垂直な面内に連続的周辺部とを有し、
前記ハウジング（１０）は、前記音放射領域（６０）と反対方向の両側に一対のハウジング部（１１０，１２０）を備え、
前記ハウジング部（１１０，１２０）はそれぞれ前記軸に沿って前記音放射領域（６０）から離れる方向に延びる円筒状外面（１１１，１２１）を有しており、
前記音放射領域（６０）は前記連続的周辺部に沿って延びており、
前記軸に沿った前記音放射領域（６０）の寸法が、前記外面（１１１，１２１）の１つの平均外径の２倍以下であり、
前記外面（１１１，１２１）の少なくとも１つが、前記平均外径の１倍以上の長さに沿った等しい断面形状を有している
ことを特徴とする音源生成装置。
【請求項２】
前記ハウジング部（１１０，１２０）のそれぞれは前記音放射領域（６０）から離れた位置に自由端を有し、
前記音放射領域（６０）から離れたところに位置する前記ハウジング部（１１０，１２０）の端部（１１４，１２４）は、前記ハウジング（１０）の端部を越えて音波を伝搬させるための推移を提供する形状であることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項３】
一方のハウジング部（１２０）が前記音放射領域（６０）から離れた位置に自由端を有し、
前記音放射領域（６０）から離れたところに位置する前記一方のハウジング部（１２０）の端部（１２４）は、前記ハウジング（１０）の端部を越えて音波を伝搬させるための推移を提供する形状であり、
他方のハウジング部（１１０）が構造物に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項４】
前記ハウジング部（１１０，１２０）とは別のハウジング部（２００）と、前記別のハウジング部（２００）内に位置する音発生器（４０）とをさらに備え、
前記構造物が、前記音発生器（４０）が生成した音波を前記他方のハウジング部（１１０）の横断開口部に向かって通過させて、前記音放射領域（６０）を介して最終的に放射するためのチャネル（２１０）を備えていることを特徴とする請求項３に記載の音源生成装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの放射開口部（２０，３０）が、輪状連続的開口部（２０）、及び、前記連続的周辺部に沿って延びる、直列又は格子状に配置された輪状の個別開口部（３０）からなる群から選択される開口部を含むことを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項６】
前記ハウジング部（１１０，１２０）の少なくとも１つが管部（１１０，１２０）として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項７】
前記２つの外面（１１１，１２１）が前記音放射領域（６０）に対して対称的な位置と形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項８】
前記ハウジング部（１１０，１２０）の少なくとも１つの前記端部（１１４，１２４）は、テーパー形状又は丸形状を有し、
前記ハウジング部（１１０，１２０）の少なくとも１つと前記端部（１１４，１２４）の間の推移を有することを特徴とする請求項２に記載の音源生成装置。
【請求項９】
前記外面（１１１，１２１）の少なくとも１つが、回転対称の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項１０】
前記音源生成装置が、複数の放射開口部（３０）の１つを裏張りする振動部材（４１ｃ）をそれぞれ有する複数の音発生器（４０ｃ）を備え、
前記複数の放射開口部（３０）が、前記音放射領域（６０）の周囲に沿って分配されていることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項１１】
前記音源生成装置が、管部を形成するハウジング部（１１０，１２０）の断面開口部を裏張りする振動部材（４１ａ）を有する音発生器（４０ａ）をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項１２】
前記音放射領域（６０）に直接隣接して設けられた前記振動部材（４１ａ）と共に前記音発生器（４０ａ）が位置付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の音源生成装置。
【請求項１３】
前記音放射領域（６０）から一定の距離離れて設けられた前記振動部材（４１ａ）と共に前記音発生器（４０ａ）が位置付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の音源生成装置。
【請求項１４】
前記音源生成装置が、別のハウジング部（１２０）に設けられた第二音発生器（４０ｂ）をさらに備えていることを特徴とする請求項１１に記載の音源生成装置。
【請求項１５】
前記別のハウジング部（１２０）が、前記音発生器（４０ａ）によって生成された音波を反射する反射面（１２１）を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の音源生成装置。
【請求項１６】
前記統合センサ（５０）が前記ハウジング（１０）の内側（２１，３２，１１２，１２２）又は外側（１１１，１２１）に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項１７】
前記放射開口部（２０，３０）に対して前記音発生器（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の振動部材（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）と同じ側に前記センサ（５０）が位置付けられていることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項１８】
前記音発生器（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の振動部材（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）に対して前記放射開口部（２０，３０）と反対側に前記統合センサ（５０）が位置付けられていることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項１９】
前記統合センサ（５０）が前記音発生器（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の振動部材（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）の上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項２０】
一対の前記ハウジング部（１１０，１２０）とは別のハウジング部（３００）内に位置する音発生器（４０）によって生成された音波を前記ハウジング部（１１０，１２０）の少なくとも１つを通して前記音放射領域（６０）に向かわせるチャネル（２１０）からなる構造に少なくとも１つの前記ハウジング部（１１０，１２０）が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項２１】
前記ハウジング部（１１０，１２０）の直径が約２０ｍｍ，６０ｍｍ，及び８０ｍｍからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の音源生成装置。
【請求項２２】
生成された前記三次元全方位音源は、前記装置を取り囲む三次元空間全体にわたって一定のレベルの音を放射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
三次元全方位音源生成装置であって、
三次元全方位音源の強度特性を測定する統合センサ（５０）と、
音波放射のための少なくとも１つの放射開口部（２０，３０）を備えた音放射領域（６０）を有するハウジング（１０）と、
生成された音波を前記音放射領域（６０）から放射するために前記ハウジング（１０）に配置された音波を生成する少なくとも１つの音発生器（４０）と、
前記センサの出力を読み取るための装置に前記センサを接続するための接続手段と、
を備え、
前記ハウジング（１０）は、軸と、前記軸に対し垂直な面内に連続的周辺部とを有し、
前記ハウジング（１０）は、前記音放射領域（６０）と反対方向の両側に一対のハウジング部（１１０，１２０）を備え、
前記ハウジング部（１１０，１２０）はそれぞれ前記軸に沿って前記音放射領域（６０）から離れる方向に延びる円筒状外面（１１１，１２１）を有しており、
前記音放射領域（６０）は前記連続的周辺部に沿って延びており、
前記軸に沿った前記音放射領域（６０）の寸法が、前記外面（１１１，１２１）の１つの平均外径の２倍以下であり、
前記外面（１１１，１２１）の少なくとも１つが、前記平均外径の１倍以上の長さに沿った等しい断面形状を有し、
前記外面（１１１，１２１）の少なくとも１つが、前記音放射領域（６０）から離れるにつれて前記軸に向かうテーパー状になっている
ことを特徴とする音源生成装置。
【請求項２４】
中央位置に設けられて一定レベルの音を放射するラウドスピーカであって、前記ラウドスピーカの有する音源の特性を測定するためのセンサを備えたラウドスピーカと、
前記音を受け取るマイクロフォンと、
を備えた環境の音響特性を解析するための測定システムであって、
前記ラウドスピーカが請求項１項に記載の音源生成装置を備えていることを特徴とする測定システム。
【請求項２５】
中央位置にラウドスピーカを位置付けるステップと、
ラウドスピーカに音を放射させるステップと、
ラウドスピーカの有する音源の強度特性を測定するステップと、
を備えた環境の音響特性の解析方法であって、
前記中央位置にラウドスピーカを位置付けるステップが、請求項２に記載の音源生成装置を位置付けるステップを備えることであり、
各ハウジング部（１１０，１２０）の端部（１１４，１２４）が、音放射領域（６０）から離れる側に、ハウジング（１０）を越えて音波が伝搬するための推移を提供する自由端を有していることを特徴とする解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音源（sound source）生成装置に関し、この装置は音源の強度特性を測定する統合測定手段を備え、またこの装置は音波を放射する少なくとも１つの放射開口部を備えた音放射領域を有するハウジングと、このハウジングに配置された音波を生成する少なくとも１つの音発生器（sound generator）とを備え、音放射領域から放射される音波を生成するようになっている。
【背景技術】
【０００２】
多数の空間的に分配されたラウドスピーカを備えた測定システムを用いて、特定環境の音響特性を分析することが知られており、単一のマイクロフォンが特定の中央位置に置かれる。
【０００３】
代替的な設定では、環境の音響特性を解析するための測定システムは多数の空間的に分配されたマイクロフォンを備え、単一のラウドスピーカが中央位置に置かれる。
【０００４】
音響伝送の相互特性によれば、音源はマイクロフォンに、そしてマイクロフォンは音源に置き換え可能で、測定を実施すれば同じ情報が得られる。従って、上述のように単一のラウドスピーカシステムで音響性能を測定することで、原理的に単一のマイクロフォンシステムでそのような性能測定する場合と同じ情報を得ることができる。
【０００５】
両方の種類の測定システムでは、中央装置が出来る限り無指向性であることが重要であり、これによってマイクロフォンが受信するか又はラウドスピーカが放射する一定レベルの音が、装置を囲む全三次元空間を横断する。
【０００６】
マイクロフォンについては、無指向性はマイクロフォンを小さくすることで比較的容易に達成できるのに対し、ラウドスピーカについては、解決策は容易ではない。これは、十分なレベルの音を提供するためには、ラウドスピーカには一定の寸法が必要であるという事実に関連する。また、十分低い周波数の音を出すために、ラウドスピーカには一定寸法の一定の内部空間が必要である。
【０００７】
ラウドスピーカにおいて無指向性を得るための標準的な方法は、多数の音発生器をラウドスピーカに設けることであって、各音発生器はそれぞれ異なる方向に音を放射するように構成されている。多数の音発生器を単一のハウジング内に配置しているので、そのようなラウドスピーカは十分な高音レベルと十分に低い周波数を生成するために十分な寸法と内部空間を備え、同時に十分なレベルの音が装置の周囲全体に向かって放射できる。
【０００８】
音響解析のために現在用いられているラウドスピーカの例は、比較的大きな範囲が無指向性を示し、略十二面体形状で、十二面体状の面を裏張りするハウジングの各壁には孔が設けられ、ハウジングの壁に設けられた孔の１つずつにそれぞれ音発生器が裏張りされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
十二面体ラウドスピーカの無指向性の程度は、周波数と共に低下することが判明している。特定のリミットより高い周波数に対し、装置から径方向に等距離の様々な位置の間で、音響レベルにおいて数デシベルの差異が存在することが判明し、これは十分に正確な測定をするためには大き過ぎる。また、十二面体ラウドスピーカは比較的複雑な構造を有し、比較的高価である。
【００１０】
ラウドスピーカが生成する音源の強度特性を測定するセンサを備えた特定の種類のラウドスピーカが知られている。このようなセンサは、例えば音波を発生させる際のラウドスピーカの音発生器が生じさせる、移動した空気の体積又は空気圧差を測定するように構成されている。
【００１１】
上記のような現在知られているセンサを備えたラウドスピーカは、小さな寸法で、高い無指向性を提供するが、小さな出力レベルしか組み合わせられないものか、又は、大きな寸法で大きな出力レベルを提供するが、低い無指向性しか組み合わせられないものである。上記のようなラウドスピーカは、比較的高い無指向性と大きな出力レベルを組み合わせたもの、又は、比較的高い周波数を用いて十分に正確な測定をするために少なくとも適した程度の無指向性を提供するものではない。
【００１２】
国際公開第９６／１１５５８号には、ラウドスピーカと連通しラウドスピーカで閉じられた開放入口と、音が放射される開放出口と、を備えた空洞カプラに、単一方向で放射するラウドスピーカを備えた、無指向性音源生成装置が記載されている。このカプラは、ラウドスピーカから離れる方向に減少する断面積を有する壁を備え、ラウドスピーカは反対方向にキャビネットに向かって放射し、キャビネットの断面積はラウドスピーカから離れる方向に減少する。この構成によって、放射するための音の出口はラウドスピーカより実質的に小さな直径を有する。
【００１３】
Bruel＆Kjaer社は、出力体積速度を測定するためのアダプタが出力部分に付けられた、円錐状のカプラを介して円形オリフィスに放射するラウドスピーカを備えた無指向性の音源生成装置を販売している。
【００１４】
本発明の目的は、音響解析に用いられるラウドスピーカの無指向性の欠如に関する課題の解決策を提供することである。具体的には、本発明は比較的広範囲の周波数と比較的高い音響レベルに対し比較的高い無指向性を提供する、強度が測定可能な音源生成装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的は、軸（longitudinal axis）と、前記軸に対し垂直な面内に連続的周辺部とを有するハウジングを備えた装置によって達成され、このハウジングは音放射領域と反対方向の両側に一対のハウジング部を備え、ハウジング部はそれぞれ軸に沿って音放射領域から離れる方向に延びる円筒状外面を有しており、音放射領域は連続的周辺部に沿って延びている。
【００１６】
音放射領域が連続的周辺部に沿って延びているので、生成された音波はハウジングの全周に沿って音放射領域から放射されることができ、その後音波は径方向にさらに伝搬することができる。ハウジングが音放射領域とは反対側に一対のハウジング部を備え、ハウジング部はそれぞれ軸に沿って音放射領域から離れる方向に延びる円筒状外面を有しているので、音波が放射開口部から放射される方向と垂直な方向にハウジングの外側に沿って、放射された音波はさらに伝搬することができる。径方向と軸方向の伝搬の組み合わせの結果として、本発明に係る装置は音波を略均一に３次元に伝搬させることができ、高度の無指向性を提供する。
【００１７】
実際の実施例では、放射開口部の少なくとも１つが、環状連続的開口部、又は、前記連続的周辺部に沿って延びる、直列又は格子状に配置された環状の個別開口部である。
【００１８】
また、実際の実施例では、ハウジング部の少なくとも１つが管部を備え、ハウジングにより大きな内部体積を提供する。
【００１９】
ハウジングの軸に沿った音放射領域の寸法が、外面の１つの平均外径の２倍に等しいか、好ましくは１．８倍以下、より好ましくは１倍以下である。音放射領域の寸法がより小さくなると、無指向性の程度が増加する、即ち、装置周りに画定される特定の半径の球面上の様々な位置の間の音響レベルの差異が小さくなることが判明している。ここで、記載した具体的な寸法は、精度の具体的な向上を提供する。
【００２０】
外面の少なくとも１つが、平均外径の１倍、好ましくは２，３，４，６又は１０倍の長さに沿った等しい断面形状を有している。より長い距離が、得られる無指向性の程度を向上させることが判明している。記載した具体的な寸法のそれぞれは、精度の具体的な向上を提供する。
【００２１】
対称的な音場（sound field）を得るために、２つの外面が音放射領域に対して対称的な位置と形状を有している。
【００２２】
向上した無指向性のために、外面の少なくとも１つが、音放射領域から離れるにつれて軸に向かうテーパー状になっている。
【００２３】
また向上した無指向性のために、ハウジング部の少なくとも１つが音放射領域（６０）から離れた所に位置する端部を有し、この端部はテーパー形状又は丸形状を有し、ハウジング部の少なくとも１つと端部の間の推移（transition）は、好ましくは滑らかである。
【００２４】
外面の少なくとも１つが、回転対称の形状を有し、好ましくは円形状か多角形状である。
【００２５】
本発明に係る音源生成装置が、複数の放射開口部の１つを裏張りする振動部材をそれぞれ有する複数の音発生器をさらに備え、これらの複数の放射開口部が音放射領域の周囲に沿って分配されている。このような実施例では、ハウジングの径方向に振動する振動部材によって、放射開口部の位置から音波を生成することができ、音波はハウジングの内部を通ることなく、装置の周囲から直接伝搬することができる。
【００２６】
代替的に、本発明に係る音源生成装置が、管部を形成するハウジング部の断面開口部を裏張りする振動部材を有する音発生器を備えている。このような実施例では、このような管部の軸方向に振動する振動部材によって音波が生成され、音波は放射開口部から放射される前にハウジングの内部を通る短い又は長い距離に沿って伝わる。完全を期すために述べると、振動部材が管部の断面開口部を裏張りしているので、管部の内部空間の横断面に沿った振動面を備えて振動部材が位置付けられていることを意味する。
【００２７】
音放射領域に直接隣接して設けられた振動部材と共に前記音発生器が位置付けられている。これにより、ハウジング内側での音波の移動距離が比較的短い状態を維持する。
【００２８】
音放射領域から一定の距離離れて設けられた振動部材と共に前記音発生器が位置付けられている。これにより、ハウジング内側での音波の移動距離が比較的長い。
【００２９】
第二音発生器が別のハウジング部に設けられている。その結果、第一、第二音発生器によって生成された個別の音波によって形成された音波が、音放射領域から放射される。
【００３０】
代替的に、別のハウジング部が、第一音発生器によって生成された音波を反射する反射面を備えている。その結果、第一音発生器が生成した音波と反射面由来の反射波とで形成された音波が、音放射領域から放射される。
【００３１】
ハウジングの内側又は外側でそれぞれ特性を測定するために、測定手段がハウジングの内側又は外側に設けられている。
【００３２】
音発生器の振動部材に対して放射開口部と同じ側に測定手段が位置付けられて、同じ側の特性測定を可能にするか、又は、音発生器の振動部材に対して放射開口部と反対側に測定手段が位置付けられて、反対側の特性測定を可能にする。
【００３３】
振動部材の移動に基づく測定を可能にするために、測定手段が音発生器の振動部材の上に設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は本発明に係る装置の概略側面図であって、特にこの装置のハウジングを示す。
【図２】図２ａ〜２ｄは、それぞれ本発明の様々な実施例を示す図１のハウジングの一部の概略側面図である。
【図３】図３ａ〜３ｃは、本発明の異なる実施例に係る、様々な音発生器の構成を示す図１のハウジングの概略縦断面図である。
【図４】図４ａ〜４ｄは、音発生器と測定手段の互いに対する代替的な位置を示す追加の縦断面図である。
【図５】図５ａ〜５ｄは、本発明の様々な実施例に係る装置のハウジングの全体図である。
【図６】図６はまた別の実施例に係るハウジングの全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１を参照して、本発明に係る装置は、ハウジング１０を備えている。このハウジング１０は、第一ハウジング部１１０と第二ハウジング部１２０を備え、２つのハウジング部１１０，１２０はハウジング１０の軸に沿って間隔をあけており、音放射領域６０が第一ハウジング部１１０と第二ハウジング部１２０の間の中間領域として形成されている。
【００３６】
ハウジング１０は、第一ハウジング部１１０と第二ハウジング部１２０の外面として形成された一対の円筒形外面１１１，１２１を備えている。外面１１１，１２１が円筒形であるので、外面１１１，１２１はハウジング１０の軸に対して垂直な面に連続的周辺部を有することを意味する。本発明の範囲内において、連続的周辺部の形状は、円形、例えば六角形のような多角形、又は他の形状とすることができる。好ましくは、この形状は軸周りに回転対称である。
【００３７】
図１では外面１１１、１２１が細長い形状を有し、軸に沿った寸法が軸に垂直な面内で測定した直径よりかなり大きいように示されているが、外面１１１、１２１はよりかなり短くてもよい。実際、実施例によれば、長さは必ずしも直径より大きい必要はない。また、全体的なハウジング１０の長さは、ハウジング部の外面１１１，１２１の平均直径と比較して小さくてもよい。この場合、軸に沿ったハウジング１０の寸法は、直径より大きい必要がない。
【００３８】
本発明の重要な実施例によれば、２つのハウジング部１１０，１２０はそれぞれ管部（tube portion）として形成され、図３ａ〜３ｃを参照して後述される内部空間１１２，１２２を有している。従って、ハウジング部１１０，１２０は、以下では管部１１０，１２０としても記載される。しかし、以下で明らかになるように、ハウジング部１１０，１２０の内部空間１１２，１２２が必ずしも装置の機能として必要でないような特定の実施例では、このようなハウジング部１１０，１２０は例えば中実の棒（solid rod）とすることができる。
【００３９】
図２ａ〜２ｄを参照して、ハウジング１０は音放射領域６０内に設けられた音波を放出するための少なくとも１つの放射開口部２０，３０を備えている。放射開口部２０，３０の構成に応じて、ハウジング１０は音放射領域６０内で異なる形状を取る。
【００４０】
２つのハウジング部１１０，１２０が互いに分離するようにハウジング１０は音放射領域６０内で壁部を欠いており、図示しない構造物によって、それらの外面１１１，１２１が軸に沿って互いに対して線上に保持される。図２ａに示すように、その場合、輪状の連続的開口部２０が２つのハウジング部１１０，１２０の対向端部間に存在し、この連続的開口部２０は軸と垂直な平面上のハウジング１０の連続的周辺部に沿って延びている。
【００４１】
ハウジング１０は中間領域６０内で略管状にすることもでき、その場合第一ハウジング部１１０と第二ハウジング部１２０は、さらに統合部を形成する。本発明によれば、これらのどちらの場合にも、一連の個別開口部３０を音放射領域６０内のハウジング部に設けることができ、一連の個別開口部３０はハウジング１０の全周に沿って延びるように、輪状に設けられている。図２ｂを参照すると、個別開口部３０は円形である。図２ｃを参照すると、個別開口部３０はハウジング１０の軸方向に延びるスリット状でもある。本発明の範囲内で、また別の形状も可能である。
【００４２】
本発明によれば、個別開口部３０によって覆われるハウジング１０の周辺部の割合はわずか３０％に限定され、従って、ハウジング１０は音放射領域６０内で周辺部の最大７０％が閉じられているが、それでも十分なレベルの音が略全周に沿って放射可能である。個別開口部３０は好ましくは互いに同じ寸法と形状を有し、好ましくはハウジング１０の周辺部に沿って均一に分布している。
【００４３】
図２ｄを参照して、本発明によれば、輪状に配置された任意形状の個別開口部３０が格子状に設けられており、多数の個別開口部３０がハウジング１０の周辺部に沿って配置されるのと同様に軸に沿っても配置されている。好ましくは、複数の個別開口部３０は全格子領域の少なくとも３０％の開放領域を形成している。
【００４４】
図３ａ〜３ｃを参照して、本発明に係る装置は、音波を発生する少なくとも１つの音発生器４０ａ，４０ｂ，４０ｃを備え、放射開口部２０，３０の構成に応じて、本発明の異なる実施例に対して音発生器４０ａ，４０ｂ，４０ｃの位置と向きは変化する。また図３ａ〜３ｃを参照して、上述のように、ハウジング部１１０，１２０の少なくとも１つは管部として形成され、壁部１１３，１２３で囲まれた内部空間１１２，１２２を有し、それぞれのハウジング部１１２，１２２の外面１１１，１２１は、壁部１１３，１２３の外面として形成されている。
【００４５】
図３ａ，３ｂを参照して、特に連続的な輪状放射開口部２０の場合に、管部として形成された第一ハウジング部１１０の断面開口部を裏張りする振動部材４１ａと共に第一音発生器４０ａが位置付けられている。このように第一音発生器４０ａは振動部材４１ａを第一ハウジング部１１０の軸方向に移動させるように構成されているので、２つのハウジング部１１０，１２０の対向端間に存在する円筒状空間２１内に周囲圧力と異なる振動圧力差を生成する。円筒状空間２１の外側境界は、輪状連続開口部２０で画定されている。
【００４６】
図３ａに示すように、第一音発生器４０ａは管部として形成された第二ハウジング部１２０に同様に設けられた第二音発生器４０ｂと対向しているので、円筒状空間２１内で対向する振動部材４１ａ，４１ｂによって、円筒状空間２１内に一対の音発生器４０ａ，４０ｂの組み合わせられた振動圧力を生成できる。
【００４７】
図３ｂに示すように、代替的に、第一音発生器４０ａは、円筒状空間２１と対向する第二ハウジング部１２０の端部に設けられた反射面１２５と対向している。このような構成では、円筒状空間２１内の振動圧力差は、第一音発生器４０ａの振動部材４１ａに由来する圧力波がもたらす第一成分と、反射面１２５に由来する圧力波の反射がもたらす第二成分とを備えている。この様な場合、反射面を備えたハウジング部は、必ずしも管部として形成されている必要はなく、軸に対し垂直なハウジングの断面を裏張りする面を備えてさえいればよい。しかし、好ましくは図示のように管部として形成された第二ハウジング部１２０の端壁に反射面１２５が形成され、端壁が第二ハウジング部１２０の内部空間１２２を閉じている。
【００４８】
図３ｃを参照して、特に一連の個別開口部３０がハウジング１０の周方向に延びている場合、一連の複数の音発生器４０ｃも同様に設けられて、各音発生器４０ｃの各振動部材４１ｃは個別開口部３０をそれぞれ裏張りするように位置し、振動部材４１ｃは２つのハウジング部１１０，１２０の内部空間１１２，１２２を接続する空間３２を装置の周囲から切り離している。このように、各振動部材４１ｃがハウジング１０の個別開口部３０の外側に直接的に振動圧力差を生成するように各音発生器４０ｃは構成されており、多数の音発生器４１ａがハウジング１０を直接的に囲む輪状空間３１内で全周に沿ってこのような圧力差を生成するようになっている。
【００４９】
上記構成の各音発生器４０ａ，４０ｂ，４０ｃでは、それぞれの振動部材４１ａ，４１ｂ，４１ｃが、振動圧力差が生成される空間２１，３１をハウジング１０の内側に形成された空間１１２，１２２から分離している。このように振動部材４１ａ，４１ｂ，４１ｃが位置付けられているので、生成された振動圧力差によって、少なくとも低周波に対し比較的高いレベルの音波を励起することができる。比較的長いハウジング部１１０，１１２を設けることによって、得られるレベルを大きくすることができる。
【００５０】
図３ａ〜３ｃを参照して、本発明に係る装置は、装置に設けられた音源の強度特性を測定するセンサ５０の形状の測定手段をさらに備えている。センサ５０は単に模式的に示されているが、このようなセンサ５０の多くの異なる実施例が考えられる。図３ａ〜３ｃではセンサ５０はハウジング部１１０，１２０の内部空間１１２，１１３の内側に設けられているが、実施例に応じて、これら内部空間１１２，１１３を接続する中間空間３２に設けることもできるし、ハウジング部１１０，１２０の外面１１１，１２１上に設けることもできる。センサ５０は例えば内部空間３２，１１２，１１３内で生成された圧力差を測定する圧力センサである。センサ５０は、一般的にはメンブレンからなる空気の一定体積を移動させるピストン又は振動部材４１ａ，４１ｂ，４１ｃのような音発生器４０ａ，４０ｂ，４０ｃの可動部に設けられた加速度計でもよい。センサ５０は、例えば粒子速度センサや熱線（heat wire）のような空気の移動量や速度を測定するように構成されたセンサでもよい。センサ５０が精度よく測定できるために、センサ５０は比較的音発生器４０ａ，４０ｂ，４０ｃの近くに位置すべきであり、例えばハウジング１０の内部空間３２，１１２，１２２、又は放射開口部２０，３０の比較的近く、例えばハウジング１０の外面１１１，１２１上に位置すべきである。センサ５０は、例えば圧力センサや温度計といった、音響特性測定に役立つ他のセンサと組み合わせることもできる。当然のことながら、上記センサ５０と他の付加的なセンサを備えた本発明に係る装置は、これらセンサとセンサの出力を読み取るための装置とを接続する接続手段も備えている。
【００５１】
図３ａを参照して、管部１１０の断面開口部を裏張りする振動部材４１ａを有する音発生器４０ａが、音放射領域６０に直接隣接して設けられている。しかし、図４ａに示すように、音発生器４０は音放射領域６０から一定距離離れたところに設けることもできる。この一定距離は、例えば少なくとも外面１１１の平均直径の１倍であって、好ましくは数倍である。
【００５２】
図３ａを参照して、ハウジング１０の内側に設けられたセンサ５０は、音発生器４０ａの振動部材４１ａに対して、放射開口部２０と反対側に設けられている。しかし、図４ａに示すように、このようなセンサ５０は音発生器４０の振動部材４１に対して放射開口部２０と同じ側に設けてもよい。
【００５３】
図４ｂ〜４ｄには、センサ５０が音発生器４０の振動部材４１上に設けられた例、センサ５０が２つのハウジング部１１０，１２０の間に形成された円筒状空間２１の内側に設けられセンサ５０が放射開口部２０に比較的接近した例、センサ５０がハウジング部１２０の外面１２１に設けられ、好ましくはセンサ５０が放射開口部２０に比較的接近した例、を模式的にそれぞれ示している。
【００５４】
図５ａ〜５ｄには、本発明に係る装置のハウジング１０の全体図が示され、ハウジング１０は例えばハウジング１０に取り付けられた音放射領域６０の中央を通るワイヤ３００によってつるされている。これらの図を参照して、ハウジング部１１０，１２０は音放射領域６０から離れた位置に端部１１４，１２４を有している。ハウジング部１１０，１２０と端部１１４，１２４の間の仮想境界線が、点線で示されている。
【００５５】
図５ａ〜５ｃに示すように、ハウジング部１１０，１２０は音放射領域６０から離れる側に延びる一定直径の円筒状外面１１１，１２１を有している。音放射領域６０から一定距離離れたところで、各円筒状外面１１１，１２１は端部１１４，１２４の外面と接合している。図５ａを参照すると、端部１１４，１２４は直壁（straight wall）を備え、それぞれの円筒状外面は、ハウジング１０の軸方向に直接対向する平坦な接合面に続いている。図５ｂを参照すると、端部１１４，１２４は丸く、半球体（dome）を形成している。図５ｃを参照すると、端部１１４，１２４はテーパー状で、例えば図示の様に先端の尖った円錐状か、又は先端の丸い円錐状になっている。
【００５６】
図５ｄに示すように、ハウジング部１１０，１２０はテーパー状の円筒状外面１１１，１２１を有し、外面１１１，１２１の直径は音放射領域６０から遠ざかるに従って減少している。端部１１４，１２４との境界では、円筒状外面１１１，１２１はそれぞれ端部１１４，１２４のテーパー状の外面と滑らかに接合して、ハウジング部１１０，１２０の軸方向全長に沿った円錐状の外面を形成している。ハウジング部１１０，１２０の軸に向かってテーパー状の円筒状外面１１１，１２１が音放射領域６０から一定距離離れたところで、図５ａに示すような直壁からなる端部１１４，１２４と接合したり、図５ｂに示すような円錐状の端部１１４，１２４と接合したり、又は先端の丸い円錐状の端部と接合したりできることは明らかである。
【００５７】
端部１１４，１２４の丸い形状又は円錐形状が、ハウジング１０の端部を越えて伝搬する音波のより円滑な推移を提供することは明らかであり、これらの形状はより良好な無指向性を提供する。好ましくは、円筒状外面１１１，１２１と端部１１４，１２４の外面の間の推移は滑らかであって、例えば丸い形状や図５ｄに示すような形状である。
【００５８】
端部１１４，１２４の丸い形状やテーパー状の形状は、先に述べた円筒状外面１１１，１２１の長さに比べてハウジング部１１０，１２０の寸法を大きくする。しかし実施例に応じて、先に述べた円筒状外面１１１，１２１の長さには、ハウジング１０の軸方向に端部１１４，１２４の寸法が含まれている。
【００５９】
図５ａ〜５ｄに示すように、ハウジング部１１０，１２０がそれぞれ音放射領域６０から離れた側に自由端を有する実施例も可能であるが、図６に示すように、ハウジング部１１０，１２０の音放射領域６０から離れた側の一端に何らかの構造物を取り付けることも可能である。図示のように、このような構造物は上記ハウジング部１１０，１２０以外にチャネル２１０を備え、ハウジング部２００内に位置する音発生器４０が生成した音波を、チャネル２１０を通ってハウジング部１１０の断面開口部に向かって流し、最終的に音放射領域６０を介して放射する。このような実施例では、ハウジング部１１０，１２０内に音発生器４０が存在する必要が無い。全体的なハウジング１０は、取り付けられた構造物によって、非対称形状になっている。
【００６０】
本発明に係る装置の機能に関し、ハウジング１０の内側の円筒状空間２１で生成する振動圧力差は、連続的な放射開口部２０又は一連のグリッド状の個別開口部３０を介して圧力波として放射され、ハウジング１０の周囲に向かう。放射開口部２０又は個別開口部３０の丁度外側では、音波を代表する圧力波は、本願の導入部に記載のようにハウジング１０の径方向及び軸方向にハウジング１０の外側を伝搬する。ハウジング１０の外側での伝搬に関し、ハウジング１０を囲む輪状の空間３１で生成された振動圧力差にも、同じことが当て嵌まる。
【００６１】
図２ａ〜２ｃに示すように、ハウジング１０の周方向及び軸方向に放射開口部２０、個別開口部３０の異なる寸法ａ，ｂを選択することによって、又は、図２ｄに示すように格子状の個別開口部３０の全長に対し適切な寸法を選択することによって、最終的に音発生器４０ａ，４０ｂ，４０ｃによって生成される音波の一定周波数に対し比較的高度な無指向性を得るために装置を最適化することができる。実際の寸法は、音発生器４０ａ，４０ｂ，４０ｃが生成可能な最大周波数の波長の半分より小さい。ついでに言えば、すべての実施例において、格子を示す寸法ａ、又は、ハウジングの軸方向の音放射領域６０の寸法は、すべての放射開口部又は一対の放射開口部の２つの軸方向最外端部間の最大距離を意味し、この２つの端部は装置の対向端部に向かって設けられている。例えば格子の棒のような２つの放射開口部を分離するハウジングの一部の最大幅は、好ましくは全波長より小さい。
【００６２】
本発明の範囲を限定すること無しに、約４ｋＨｚの周波数に対して用いられる装置のハウジング部１１０，１２０の一般的な直径は、約２０ｍｍである。２〜３ｋＨｚに対し、一般的な直径は８０ｍｍである。これらの直径によって、等方性の音響レベルの球面波を提供する理想的な無指向性と比較して、わずか数ｄＢの最大偏差を有する比較的大きな音響レベルを得ることが可能であることが判明している。
【００６３】
本発明に係る装置は基本的に、中心軸周りに形成された環状空間内で音を生成するための音発生器と、中心軸に沿って環状空間から離れる方向へ音をガイドする一対のガイド面と、を備えていることが明らかになる。上記記載において、中心軸はハウジングの軸として記載された物に代表され、ガイド面はハウジング部の円筒状外面によって代表されることが理解される。上記のように音がガイドされるので、音はさらに中心軸に対して径方向に装置の外側に伝搬可能になり、生成された音源の高度な無指向性が得られる。
【００６４】
本発明は上記例示的な実施例に限定されず、いくつかの変形や変更が添付の請求項で定義された本発明の保護範囲内で可能であることは当業者には明らかである。もし特定の特徴が異なる従属項に記載されていれば、本発明はこれらの特徴を共通に備えた実施例にも関係している。請求項に付された引用符号は、請求項の範囲を限定するものではない。
【００６５】
最後に、上記センサ５０の存在は高度の無指向性を得るために必須のものではない。従って、出願人にはこのようなセンサ５０の欠けた上記装置も有利に用いることができることが想像できる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６】
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