(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面に開口を有するホーンと、
このホーン内に設けられたコーンスピーカと、
前記ホーン内における前記コーンスピーカよりも前方の位置に設けられた概略卵型の指向性制御器とを、
具備し、
前記ホーンは、間隔をおいて対向して配置された２つのホーン内面からなり、これらホーン内面間の距離は、前記前面から後方に向かうに従って滑らかに減少しており、
前記指向性制御器は、前記コーンスピーカ側に後端部を有し、前記ホーン開口側に前記ホーンの前面よりも非突出に配置された前端部を有し、前記後端部と前記前端部とが周面部によってつながれ、
前記後端部の前記コーンスピーカと対向する面の中央が前記コーンスピーカのダストキャップと近似な凹部とされ、コーンの中央から外方側に向かう中途までの前面と近似な形状となるように前記凹部の周面から外方に向かうに従って径が増大し、前記指向性制御器の内部に向かって凹に形成された湾曲部を前記後端部が有し、
前記周面部は、前記後端部の湾曲部の前縁から前記ホーンの前面に向かうに従って徐々に径が増大し前記指向性制御器の外部に向かって凸に形成された湾曲部を有し、この周面部の湾曲部の前端縁が、前記周面部の最大径部であり、前記ホーンの前面開口から前記ホーン側を見たときの前記コーンスピーカの実効振動径にほぼ等しく設定された
ホーンスピーカ。
【請求項２】
請求項１記載のホーンスピーカにおいて、前記指向性制御器の前記周面部の前記湾曲部の前端縁と前記前端部との間の周面が前記最大径を持ち外方に向かって非凹な形状の胴部に形成されているホーンスピーカ。
【請求項３】
請求項１記載のホーンスピーカにおいて、前記指向性制御器は、前記ホーンの中央に配置され、前記指向性制御器の前記後端部と前記前端部との間の周面は、前記ホーンの２つのホーン内面と共に、ほぼ同一形状の２つの副ホーンを前記ホーン内に形成する形状に形成されているホーンスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホーンスピーカに関し、特にその指向性を制御したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホーンスピーカの指向特性は、ホーンの開口径と、ホーンのスロート角度またはホーンの長さとによって、決まる。ホーンの開口径、スロート角度、ホーンの長さは、三角形の辺と内角の関係にあり、ホーンの開口径、スロート角度、ホーンの長さのうち２つを定めると、残りの１つは自ずと定まる。スロート角度によって、ホーンスピーカの指向角度が定まり、ホーン開口径によって低音域での指向性制御の限界周波数が定まる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ホーンスピーカにおいて、ホーン開口径を予め定めた値に維持したまま、ホーンの長さを短くすると、スロート角度が大きくなり、指向性が広くなる。逆に、予め定めた指向性を維持するためにスロート角度を維持しようとすると、ホーンの開口径が小さくなり、低音域での指向性が得られなくなる。
【０００４】
本発明は、ホーン開口径を大きくしたり、かつ指向角度を小さくしたりすることなく、ホーンの長さを短くできるホーンスピーカを提供することを目的とする。また、本発明は、ホーン開口径及びホーンの長さを変更せずに、狭い指向性を持つホーンスピーカを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるホーンスピーカは、前面に開口を有するホーンを有している。ホーンには、種々の種類のものを使用することができ、例えばパラボリックホーン、エクスポネンシャルホーン、ハイパラボリックホーン等を使用することができる。このホーン内にコーンスピーカが設けられている。ホーン内における前記コーンスピーカよりも前方の位置に指向性制御器が設けられている。ホーンは、間隔をおいて対向して配置された２つのホーン内面からなり、これらホーン内面間の距離は、前記前面から後方に向かうに従って滑らかに減少している。前記指向性制御器は、前記コーンスピーカ側に後端部を有し、前記ホーン開口側に前記ホーンの前面よりも非突出に配置された前端部を有し、前記後端部と前記前端部とが周面部によってつながれている。前記後端部の前記コーンスピーカと対向する面の中央が前記コーンスピーカのダストキャップと近似な凹部とされ、コーンの中央から外方側に向かう中途までの前面と近似な形状となるように前記凹部の周面から外方に向かうに従って径が増大し、前記指向性制御器の内部に向かって凹に形成された湾曲部を前記後端部が有している。前記周面部は、前記後端部の湾曲部の前縁から前記ホーンの前面に向かうに従って徐々に径が増大し、前記指向性制御器の外部に向かって凸に形成された湾曲部を有し、この周面部の湾曲部の前端縁が、前記指向性制御器の最大径部であり、前記ホーンの前面開口から前記ホーン側を見たときの前記コーンスピーカの実効振動径にほぼ等しく設定されている。
【０００６】
指向性制御器を設けていない通常のホーンスピーカでは、ホーンのスロートを中心とする概ね球面状の音波面が形成され、これに沿った指向角で音が出力される。この場合、音波面の中央が最も外方側に膨らんでいる。これに対し、本願発明のように指向性制御器をホーンに設けた場合、ホーン内に２つの副ホーンが形成されている。各副ホーンから放射される音波面は、これら副ホーンの中央に対応する位置が最も膨らみ、指向性制御器の前端部で最も窪んだ形状となる。従って、各副ホーンの開口面から放射される音波面を合成したものは、指向性制御器の前端部に対応する位置で膨らみが抑制され、指向性制御器を設けていないホーンスピーカと比較して、音波面がより平面波に近い形状になり、狭い指向性を持たせることができる。従って、ホーン開口径及び指向角度を広くすることなく、ホーンの長さを短くすることができるし、ホーン開口径及びホーン長を一定とした場合、指向性制御器を設けていない場合よりも狭い指向性を持つホーンスピーカが得られる。
【０００８】
また、指向性制御器の周面部の湾曲部とコーンスピーカとの間の狭い空間の最外部に複数の仮想点音源が形成される。これら仮想点音源のうち指向制御器を挟んで対象の位置にある２つの仮想点音源を考える。指向性制御器の一方の側にある仮想点音源から放射された音の一部は、指向性制御器の前端部に向かって指向性制御器の周面に沿って進行し、前端部において回り込んで指向性制御器の他方の側の或る点に向かう。コーンスピーカの他方の側にある他方の仮想点音源から放射された音の一部は、指向性制御器の周面に沿わずに直接に他方の側の上記或る点に向かう。この他方の側の上記或る点で両音が合成されるが、一方の側の仮想点音源から放射された音は、指向性制御器の周面に沿って進行した分だけ一方の側の仮想音源からの音よりも遅れており、他方の側の上記或る点で両音が合成されたとき、ディップを生じやすい。即ち、指向性の制御が行われている。
【０００９】
前記指向性制御器における前記後端部の前記コーンスピーカと対向する面が前記コーンスピーカのダストキャップと近似な凹部であり、前記コーンスピーカの中央から外方側に向かう中途までの前面と近似な形状となるように前記凹部の周面から外方に向かうに従って径が増大し、指向性制御器の内部に向かって凹に形成された湾曲部を形成しているので、指向性制御器の後端部と音源の振動面との間隔を接近させることができ、上述したように指向性を良好に制御することができる。更に、高音域の劣化をも防ぐことができる。即ち、一般的に、音の通過道において音の進行方向に垂直な断面の面積はなだらかに増加することで音質の劣化を防ぐことができる。音の通過道の中途に袋状の空間ができた場合、高音域をカットするイコライザが形成された状態になり、高音域が劣化する。指向性制御器の後端部の形状をコーンスピーカの振動面に近似させることによって、このような高音域をカットする空間が形成されず、高音域の劣化を防止することができる。
【００１０】
前記指向性制御器の前記周面部の前記湾曲部の前端縁と前記前端部との間の周面を前記最大径を持つ外方に向かって非凹な形状の胴部に形成することもできる。この場合、後端部から前端部に向かうに従って径が増大し、その後に径が縮小する場合や、後端部から前端部に向かうに従って径が増大した後に、その径を前端部側に向かって一定距離だけ伸延し、その後に径が前端部側に向かって縮小する場合や、後端部の前縁の径を維持したまま前端部側に向かって一定距離だけ伸延し、その後に前端部に繋がる場合もある。このように形成した場合、周面全域には、くびれた部分が存在せず、指向性に乱れが生じない。
【００１１】
前記指向性制御器は、前記ホーンの中央に配置することができる。この場合、前記指向性制御器の前記後端部と前記前端部との間の周面は、前記ホーンの２つのホーン内面と共に、ほぼ同一形状の２つの副ホーンを前記ホーン内に形成する形状に形成されている。例えば、指向性制御器の後端部から前端部に向かう中心を通る縦断面形状を、上記中心を通る線分によって２つに分割した場合、その分割部分の外周縁は、これと対向するホーンの無い周縁とほぼ線対称な形状に形成されている。
【００１２】
このように構成した場合、上述したのと同様に２つの副ホーンが形成されて、指向性を狭くすることができるが、指向性制御器がホーンの中央に配置されているので、拭くホーンの形状がほぼ同一形状となり、ホーンの中央付近での音波面のふくらみを確実に押さえることができ、より平面波に近い音波面が得られ、より狭い指向性とする制御が良好に行われる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施形態のホーンスピーカは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ホーン２を有している。ホーン２は、２つの対向して形成された２つのホーン内面４ａ、４ｂからなる。これらホーン内面４ａ、４ｂは、間隔を隔てて配置された２つの中空の双峰部６ａ、６ｂの内側面である。２つの双峰部６ａ、６ｂは、長手のベース８の長手方向に間隔を隔てて配置されている。ホーン２は、このような構成であるので、図１（ｂ）における上下方向が開口されたものである。
【００１５】
ホーン内面４ａ、４ｂは、ベース８の長さ方向及び幅方向の中心、即ちホーンの中央に垂直に立てた中心軸に、線対称に形成されており、これらホーン内面４ａ、４ｂの距離は、前面側から後方に向かうに従って滑らかに減少している。このホーン２は、図１（ａ）に示すように、例えば開口径Ｄ、長さＬがそれぞれ約２６０ｍｍ、約１５０ｍｍである。このホーン２では、開口径Ｄと長さＬとの比が約１．７であり、長さＬが開口径Ｄに比較して短い。また、スロート角度θは約３０度である。ホーン内面４ａ、４ｂの形状としては、パラボリック型、コニカル型、エクスポネンシャル型またはハイパラボリック型等公知の種々の形状とすることができる。このホーン２は、例えば合成樹脂製である。
【００１６】
このホーン内面４ａ、４ｂの後端部よりも奥側に、音源部、例えばコーンスピーカ１０が配置されている。このコーンスピーカ１０も、その中心軸が、上記ベース８に立てた中心軸（ホーン２の中央）上に位置するように、かつその放射面がホーン２の開口側を向くように、取り付けられている。コーンスピーカ１０は、コーン１０ａを有し、コーン１０ａの最大径が約１１０ｍｍである。コーン１０ａの中央にダストキャップ１０ｂが設けられている。さらに、コーンスピーカ１０は、マグネット１０ｃを有し、かつポールピース（図示せず）が設けられたベース１０ｄを有している。
【００１７】
このホーン２の内部であって、コーンスピーカ１０よりも前方に、指向性制御器１２が配置されている。この指向性制御器１２は、概略卵型をなす中空体に形成されている。この指向性制御器１２の周面の中途に設けた２つのフィン１４、１４によって、ホーン内面４ａ、４ｂに、指向性制御器１２が固定されている。この指向性制御器１２も合成樹脂製である。
【００１８】
この指向性制御器１２は、ホーンスピーカ１０側に後端部１３が位置し、ホーン２の開口側に前端部１５が位置している。この後端部１３の中央と前端部１５の中央とを繋ぐ中心軸線が、ベース８の上記中心軸線上に位置している。この指向性制御器１２では、上記中心軸に沿う縦断面形状が、図１（ａ）に示すように構成され、この縦断面形状はベース８の中心軸線を対称軸とする線対称な形状に形成されている。
【００１９】
この指向性制御器１２では、その後端部１３の中央は、ダストキャップ１０ｂと近似形状をなす凹部１６とされている。コーン１０ａ中央から外方側へ向かう中途までの前面の形状と近似の形状になるように、この凹部１６の周縁から外方に向かうに従って、徐々に径が増大する湾曲部１８が形成されている。この湾曲部１８は、指向性制御器１２の内部に向かって凹に形成されている。
【００２０】
この湾曲部１８の前周縁から前面に向かって周面部１９が形成されている。この周面部１９は、全体的に見て、指向性制御器１２の内側から、外方に向かって非凹な形状、例えば凸に形成されている。周面部１９では、湾曲部１８の前端縁から湾曲部２０が前端部側に１５側に伸びている。この湾曲部２０は、径が徐々に増大するが、指向性制御器１２の内部から、外方に向かって凸に形成されている。この湾曲部２０の前端縁からほぼ同一の径を維持して、周面部１９の胴部２２がフィン１４付近まで伸びている。フィン１４と指向性制御器１２とは一体に形成されている。この胴部２２の前端縁から徐々に径を縮小しながら、指向性制御器１２の前端部１５に向かって、湾曲部２４が形成されている。この湾曲部２４は、指向性制御器１２の内部から外方に向かって凸に形成されている。
【００２１】
この指向性制御器１２の前端部１５は、尖ってなく、丸みを持っており、後端部１３の最大径よりもその最大径が小さくされている。
【００２２】
このように構成されているので、湾曲部２０、胴部２２、湾曲部２４からなる周面部１９の全域には、全く括れた部分がなく、滑らかに形成されている。
【００２３】
指向性制御器１２の前端部１５は、ホーン２の前面開口から非突出であり、例えば前面開口から約３５ｍｍ奥側に位置している。即ち、ホーン２の長さＬの約０．２倍の長さだけホーン２の開口面から奥側に位置している。この指向性制御器１２の前後方向の長さＬ１は、約１２８ｍｍであり、ホーン２の長さＬよりも短く形成されている。また、ホーン２の前面側から見た最大径の部分Ｄ１、即ち胴部２２の径は、約８８ｍｍに形成され、ホーン２の開口径Ｄよりも小さく、またコーンスピーカ１０のコーン１０ａをホーン２の前面側から見た場合の、コーン１０ａの実効振動径（コーンスピーカの最外周部の蛇腹部分中央から内側の距離）にほぼ等しく、例えば実効振動径の約９０パーセントとされている。なお、胴部２２の径は、実効振動径の９０パーセント以上とすることもできる。
【００２４】
さらに、指向性制御器１２の前後方向の長さＬ１は、指向性制御器１２の最大径Ｄ１よりも大きく形成されている。また、指向性制御器１２の後端部１３とコーンスピーカ１０とは比較的接近して配置され、例えば振動面と指向性制御器１２の後端部１３とが接しない範囲で近接して配置され、具体的には実効振動径の１０パーセント以下で、振動面と指向性制御器１２に接触しない範囲で近接して配置されている。例えば凹所１６の外縁からダストキャップの先端までの距離Ｌ３は約１０ｍｍに設定されている。
【００２５】
このように構成されたホーンスピーカでは、指向性制御器１２を設けているので、ホーン２内に複数、例えば２つの副ホーンが幾分間隔をおいて形成されたのと等価になる。しかも、これら副ホーンは、この実施の形態では、同一形状で、ホーン２と同じ指向角を持っている。
【００２６】
ところで、指向性制御器１２を設けなかった場合、ホーン２から放射される音の音波面は、ホーン２の開口面において図２に符号ａで示すように球面となり、この球面に垂直な方向に音は広がっていく。この球面は、ホーン軸上部分が最も膨らんだ形状であるため、広い指向性を持つ。
【００２７】
一方、指向性制御器１２を設けた場合、各副ホーンから放射される音波面は、図２に符号ｂで示すように、各副ホーンの中央部に対応する部分が最も膨らみ、逆に指向性制御器１２の前端部１５で最も窪んだ球面波となる。これら球面波が合成されて、符号ｂ１、ｂ２で示すような、即ち、ホーン２の中央部分の膨らみが抑えられた形状に、指向性制御器１２を設けたことによって音波面が制御されている。従って、例えば符号ａ１とｂ２とで示すように、ホーン２の前方の同じ位置に存在する、指向性制御器１２を設けた場合の音波面と、設けない場合の音波面とを比較すると、指向性制御器１２を設けた方が、設けない場合よりも、より平面波に近い形状に音波面がなる。従って、音は、この波面に垂直な方向に広がるが、その広がりが抑えられ、指向角度が鋭い、即ちホーン長が長いホーンによる音波面が形成されたのと等価になる。なお、このような音波面の制御は、主に中音域において有効である。
【００２８】
また、指向性制御器１２の後端部とコーンスピーカ１０とが作る空間の点ｄ、ｅから例えば高音域の或る周波数の同じ音が放音された場合、点ｄからの音は、例えば実線で示すように直進し、例えば点ｆに到達する。一方、点ｅからの音は、例えば実線で示すように、指向性制御器１２の長さ方向に沿って前端部１５に到達して、点ｆ側に回り込み、点ｆに到達する。このとき、点ｅからの音の伝搬距離が、点ｄからの音の伝搬距離よりも長く、両音には位相差が生じる。この位相差がちょうど１８０度の場合、ディップが生じる。このようにしても、このホーンスピーカは、指向性制御器１２を設けていない場合よりも、特に高音域で有効である。
【００２９】
従って、このホーンスピーカ２は、或る周波数において指向性制御器１２を設けていない場合よりも狭くなった一点鎖線で示すような指向性を持つ。他の周波数においても、同様にして、狭くなった指向性を持つ。
【００３０】
良好な指向性を得るために、前端部１５は、ホーン２の開口面から突出しないこと、前端部１５が丸みを持つこと、指向性制御器１２の周面部１９に括れが無いこと、指向性制御器１２の最大径Ｄが、コーンスピーカ１０の実効振動径にほぼ等しいかこれよりも大きいこと、指向性制御器１２の周面１９が外方に向かって凸に形成されていること、指向性制御器１２の長さＬが最大径Ｄよりも大きいことが、望ましい。
【００３１】
また、このホーンスピーカでは、指向性制御器１２は、コーンスピーカ１０に接近して配置されているので、コーンスピーカ１０から放出された音は確実に指向性制御器１２の前端部１５を回り込み、指向性の良好な制御が行える。もし、指向性制御器１２とコーンスピーカ１０との間に大きな間隔があったならば、指向性制御器１２の後端部１３を回り込む音が多くなり、前端部１５側を回り込む音が少なくなり、指向性の良好な制御が行えない。また、指向性制御器１２の音源と向かい合う面、この実施の形態では凹部１６、湾曲部１８の形状を、コーン１０ａの形状に近似させているので、指向性制御器１２を設けたことによる高音域の劣化を防止することができる。
【００３２】
このように、このホーンスピーカでは、指向性制御器１２によって狭い指向性を持つように制御しているので、ホーン開口径を大きくしたり、指向角度を小さくしたりすることなく、ホーンの長さを短くすることができる。また、このホーンスピーカに、ホーン開口径、ホーンの長さ及び指向角度を変更せずに、狭い指向性を持たせることができる。しかも、指向性制御器１２は、ホーン２の内部に収容されているので、デュヒューザーを取り付ける場合や音響レンズを設けて指向性を狭くした場合と比較して、ホーンスピーカ全体が大型になることはない。なお、ホーンスピーカにおいて、イコライザーを設けることがあるが、これは、ホーンスピーカのスロート内に設けられており、ドライバーからの球面波である音波を平面波とするが、この平面波はホーンにおいて再び球面波となるので、イコライザーがホーンスピーカの指向性に影響を与えることはない。
【００３３】
上記の実施の形態では、音源として、コーンスピーカを使用したが、ホーンスピーカに通常使用されるドーム型に類似したドライバユニットを音源として使用することもできる。上記の実施の形態では、指向性制御器１２の周面部１９には、径が一定の胴部２２を設けたが、これを除去して、湾曲部２０から直ちに湾曲部２４に結合した形状とすることもできる。この場合、湾曲部２０、２４の結合面は滑らかにすることが望ましい。また指向性制御器１２の前端部１５をホーン２の開口面よりも奥側に設けたが、前端部１５がホーン２の開口面に位置させてもよい。上記の実施の形態では、ホーン２の図１（ｂ）における上下方向を開放してあるので、指向性制御器を配置することによって２つの副ホーンしか構成されていないが、例えばホーン２の形状を前面開口側から見て円形、矩形、多角形等のものとすると、副ホーンの数を３以上とすることもできる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、指向性制御器を設けることによって狭い指向性をホーンスピーカに持たせることができるので、ホーン開口径を大きくしたり、指向角度を小さくしたりすることなく、ホーンの長さを短くすることができるし、ホーンスピーカ全体が大型になることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態のホーンスピーカの縦断面図及び平面図である。
【図２】図１のホーンスピーカの指向性の説明図である。
【符号の説明】
２  ホーン
４ａ  ４ｂ  ホーン内面
１０  コーンスピーカ（音源）
１２  指向性制御器
【図１】
0004290911.tif 000002
【図２】
0004290911.tif 000003