(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの音響生成器と、
前記音響生成器が連結される入口及び、音波が外方へ伝搬する所望の形状の出口が設けられた導波管と、を含む音響発生装置において、
前記導波管は、二つのダクトセクション、すなわち、前記出口と位置合わせされた第一セクションと、前記入口と位置合わせされた第二セクションとを含み、
前記二つのセクションは、円錐曲線面の一部の形状を本質的に有する曲がった反射面によって部分的に連結され、
前記入口は、前記円錐曲線面の焦点の近傍に画定される、音響発生装置。
【請求項２】
前記第一セクションの内部容積は、
−前記出口の面と、
−前記円錐曲線面の第一焦点を通過し、前記出口の輪郭上に置かれる母線によってつくられる第一側面と、
−前記曲がった反射面と
の交差によって本質的に範囲決定される、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第二セクションの内部容積は、前記円錐曲線面の第二焦点を通過し前記反射面の前記輪郭上に置かれる母線によってつくられる第二側面と、前記反射面自体との交差によって本質的に範囲決定されるものであり、前記第一セクションとの共有の容積部は除かれる、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記第二セクションは、前記第二側面に連結され且つ取り付けられた音響生成器に適した形状および寸法を有する広口を、前記第二焦点の近傍に含む、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記円錐曲線面は双曲面であり、前記生成器近傍の前記第二焦点は、その凹状の面に面する、請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記円錐曲線面は楕円面であり、前記第一焦点は前記出口の正面にある、請求項３記載の装置。
【請求項７】
前記出口の輪郭は、中心点が前記第一焦点と一致する球の面上に本質的に記される、請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記出口の輪郭は、中心点が前記第一焦点と一致する球の面上に本質的に記される、請求項６記載の装置。
【請求項９】
前記円錐曲線面は放物面であり、前記第一焦点は無限遠に置かれ、前記第二焦点は、前記生成器の近くにあり、前記反射面の凹状の面に面する、請求項３記載の装置。
【請求項１０】
音響生成器および関連付けられた導波管によりそれぞれ形成されたユニットを複数含み、
前記ユニットは、対応する前記第一焦点が本質的に一致するように、互いに関連して位置付けられる、請求項５記載の装置。
【請求項１１】
音響生成器および関連付けられた導波管によりそれぞれ形成されたユニットを複数含み、
前記ユニットは、前記出口が本質的に直線状に並べられるように位置付けられる、請求項９記載の装置。
【請求項１２】
各ユニットは、箱の側面を並置することによって前記ユニットに求められる位置付けが達成されるように形づくられた前記箱の中に組み込まれる、請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
各ユニットは、箱の側面を並置することによって前記ユニットに求められる位置付けが達成されるように形づくられた前記箱の中に組み込まれる、請求項１１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響導波管と、上記導波管に連結された音響生成器とを含む音響発生装置に関する。
本発明は、ハイファイを含む全ての電気音響の分野に適応するものである。
本発明は、より詳細には、比較的コンパクトで且つ特に比較的浅薄なシステムによって、音響分散を良好に制御することを目的とした音響ホーンを形成する導波管の形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音を発生するに際し、音響生成器による音の分散を良好に制御する場合、従来は、大形の音響導波管を形成するホーンの使用を強いるものであった。したがって、音響密閉箱を形成し少なくとも音響生成器とその導波管を包含する箱は、一般に嵩がはり、また、上記音響密閉箱の奥行きはホーンの長さに本質的に依存するため、特に比較的奥行きのあるものであった。
【０００３】
フランス特許第８８−０２４８１号は、音響導波管と関連付けられた音響生成器を定義する。導波管の入口および出口の間の障害物は、導波管の入口および出口の間の音響路を均質化すべく形成される。得られる波面（wavefront）は矩形であり、平坦なプロフィールを有する。
【０００４】
米国特許第５,９００,５９３号は、類似の原理ではあるが、音響伝搬方向を修正すべく、円弧形の曲がり二面体形状の鏡を付加的に用いている。得られる波面は矩形であり、凸状のプロフィールを有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第一の目的は、小型な導波管をもって、所望の形状、および凸状、凹状または平面状のプロフィールを有する音響波面を形成することである。
【０００６】
また、従来の音響発生装置を複数連結した場合、種々の導波管から発せられる音波間の音響干渉の発生により、音の分散が不規則なものになるという問題があった。
【０００７】
本発明の第二の目的は、問題となる干渉を引き起こすことなく、音響生成器のセットから発せられる音響波面の形状を良好に制御可能となるように、複数の装置を互いに連結しうるような、音響発生装置の配置を提案することである。
【０００８】
本発明は、幾何音響学の原理、すなわち、波線理論に基づく音響学の分野に基づくものである。したがって、光学から音響伝搬までの既知の法則、特に、円錐曲線面（conic section surface）から反射する波線の法則が適用される。ここで「円錐曲線面」とは、円錐系からの曲線を回転することによりつくられる面を意味する。より詳細には、本発明の背景においては、例えば双曲面、放物面または楕円面等の面からの音響反射と関連づけられるような有利な音響特性が発見され、使用された。
【０００９】
本発明の基本的な原理は、上記種類の反射面を音響鏡として用いることにより、音源の見かけの発出点（apparent point of emission）を変位させることができるという事実に存する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、より詳細には、少なくとも一つの音響生成器と、この音響生成器が繋がれる入口および音波を外方へ伝搬させる所望の形状の出口を備えた音響導波管とを含む音響発生装置に関する。導波管は、二つのダクトセクション、すなわち、出口と位置合わせされた第一セクションと、入口と位置合わせされた第二セクションとを含む。二つのセクションは、円錐曲線面の一部の形状を実質的に有する、曲がった反射面（curved reflecting surface）により部分的に繋がれる。入口は、上記円錐曲線面の焦点の近傍に画定される。
【００１１】
上記導波管を、別のホーンによって完全に拡げることができることに留意されたい。
【００１２】
第一セクションの内部容積は、
−出口の面と、
−円錐曲線面の第一焦点を通過し、出口の輪郭上に置かれる母線によってつくられる第一側面と、
−円錐曲線面と第一側面との交差によって画定される輪郭内で範囲決定された曲がった反射面と
の交差によって、好適に本質的に範囲決定される。
【００１３】
同様に、第二セクションの内部容積は、円錐曲線面の第二焦点を通過し反射面の輪郭上に置かれる母線によってつくられる第二側面と、反射面自体との交差によって本質的に範囲決定されるものであり、第一セクションとの共有の容積部は除かれる。
【００１４】
第一および第二セクションを画定するにあたり、第二セクションの内部容積が上記共有部分を含み、第一セクションの内部容積から後者を差し引いたと考えることは、上記と全く同様のことに相当する。音響導波管の第一および第二セクションの幾何学的な定義は、導波管の内部容積の全体的な形状を説明するための便宜的な手段以上の何ものでもない。
【００１５】
入口は、第二焦点の近傍に画定される。音源を点状源とすることはできないので、第二セクションは、第二焦点の近傍に、第二側面に連結する広口を含む。広口は、取り付けられた音響生成器に適した形状および寸法を有する。
【００１６】
円錐曲線面が双曲面の場合、音は、あたかも装置の構成部品から離れた後方にある、第一焦点から発せられたようなものとなる。したがって、この場合、第一焦点と上記出口との間の全体に音響ホーンを形成するのに比して、音響発生装置の奥行きを相当小さくすることができる。さらに、このような構成によれば、音源間の干渉を創出することなく凸状の波面を発するために、複数の類似の装置を連結し易くなる。
【００１７】
放物面を使った場合、第一焦点は、鏡の後方にて無限遠に投影され（projected）、音響波面は平面である。この種の発出は、室内における音響伝搬を均質化したり、干渉なしに複数の音源間の良好な連結を達成したりするのに、同様に有益である。
【００１８】
最後に、鏡が楕円面の一部の場合、音があたかも聴音室内の所望の点において創出されたようにするために、第一焦点は開口の前方へシフトされる。波面は凹状である。複数の同様の装置を、干渉なく同様に連結でき、聴音室内の仮想音源の効果が生じる。
【００１９】
本発明による音響発生装置の種々の実施形態に関する以下の説明に照らして、本発明はより良く理解され、本発明の他の利点はより明確になるだろう。説明は、例示のみのためのものであり、添付の図面を参照してなされる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、まだ画定されていない音響導波管の、画定された形状の出口１１を示す。この実施例において、この出口は、音がここを通って聴取者へ放出されなければならない箇所であり、およそ矩形の輪郭を有するが、好ましくは球面上に記されたものである。したがって、導波管の出口は、好ましくは、凸で球状の面上に記される。図１において、球の中心をＳ１と表示した。球の半径は、出口１１を超えて放出される音の方向性を良好に制御することを確実にするために、音響生成器が置かれる中心Ｓ１と出口１１との間の音響ホーンＣが十分に長くなるように、当業者により選択される。図１は、この種のホーンの理論的な形状を示す。この種のホーンと、点Ｓ１に置かれる音響生成器とを組み合わせた結果の音響発生装置は、特に奥行き方向に比較的かさばりがちであることが理解されるべきである。
【００２１】
このことを理由として、円錐曲線面の一部の形状を本質的に有する曲がった反射面を出口１１と点Ｓ１との間に置くことにより、上記容積を「切頭」するという選択がなされたのである。さらに、円錐曲線面は、その一方の焦点が点Ｓ１に位置するように選択される。以下の説明は、焦点Ｓ１に関連するものであり、また、上述したように、この焦点が仮想の球の中心点であることにも留意しなければならない。このようにして、導波管を構成する実際のダクトの一部を画定した。より詳細にいえば、出口１１と位置合わせされた第一セクション１６であって、その内部容積が、
−出口１１の面と、
−円錐曲線の第一焦点を通過するとともに出口１１の輪郭上に載置されるレクティリニア母線によってつくられる第一側面１３と（この第一側面１３は上述した理論ホーンＣと明らかに一致するものである）、
−円錐曲線面の一部であって、上記円錐曲線面と第一側面１３との交差によって画定された輪郭内に範囲決定された、曲がった反射面１４自体と
の交差によって本質的に範囲決定されるようなセクションを画定した。
【００２２】
図１の実施例において、選択された円錐曲線面は、双曲面である。既に指摘したように、双曲面の第一焦点は、点Ｓ１と一致する（双曲面の特性はこれにしたがって算出される）。双曲面の第二焦点Ｓ２の位置は、双曲面の第一焦点の位置と双曲面の特性とによって画定される。これを図２に示した。第二焦点Ｓ２は、双曲面状反射面１４の凹状表面に面する。直線線分Ｓ１、Ｓ２は、双曲面の回転軸線である。図２に画定された上記点Ｓ２および双曲面部分の面１４の構成から、図３に表される容積を画定することができる。この容積は、反射面１４と、円錐曲線面（双曲面）の第二焦点Ｓ２を通過するとともに既に範囲決定された反射面１４の輪郭上に載置されるレクティリニア母線によりつくられる第二側面１７との交差によって本質的に範囲決定される。この容積から、上述した第一ダクトセクション１６との共有部分を差引くことにより、導波管の第二ダクト部分１８が画定される。これは、第二焦点Ｓ２の近傍に画定された、導波管の入口と全体的に位置合わせされている。したがって、導波管の内部容積および形状は、理論的に、第一および第二セクション１６および１８の組合わせによって決定される。これを、全体的に図４に表した。理論上、音響生成器を点Ｓ２（すなわち、上述した双曲面の一部である曲がった反射面１４の第二焦点）に位置付けた場合、あたかも音響ホーンＣ（図１参照）を用いて点Ｓ１から音が発出されたかのようになる。
【００２３】
面１４が出口１１を含む面の比較的近くとなるように、円錐曲線面を位置付けるのが有利であることに留意されたい。このような条件下において、第一セクション１６を可能な限り短くすることができる。
【００２４】
より単純化したバージョンにおいて、選択した球の直径をかなり大きいものとするならば、理想的には中心点Ｓ１を有する球面上に記された凸状面の出口１１は、実際には、かなり平面に近いものとすることができる。このような近似によっても、導波管を構成するダクトの内部容積は、上述したように決定される。
【００２５】
音響生成器の寸法的な特徴を考慮に入れると、やはり、第二側面１７の端部を第二焦点Ｓ２の近傍に適合させる必要がある。このことが理由で、第二側面１７のこの部分は、音響生成器２２に適するように変形される。この目的のために、第二セクションは、第二焦点の近傍において、第二側面の残りの部分と繋がれる広口２４を含む。この広口の形状および寸法は、取付けられる音響生成器２２に適合される。図５に、音響発生装置２５の全体を示した。装置は、導波管２６（第一および第二セクション１６、１８および広口２４から構成される）と、広口２４に連結された音響生成器２２とからなる。導波管２６は、その壁が十分に剛ならば、成形または射出成形される。理論上、円錐曲線面部分を音響反射性の材料から作成するのが最も重要であるが、実用上、導波管の全ての壁が同じ材料から作成される。発出される波面は凸状である。
【００２６】
実用上、上述した装置は、単独で使用することもでき、また、音響密閉箱を形成する箱の中に組み込んでもよい。この場合、図１および図５を比較すると、箱の寸法、特に奥行きが、図１の導波管を形成するホーンＣについて必要なものよりもより小さいことが明らかである。箱の残りの部分は、一つまたはそれ以上の補助的な拡声器を収容するのに適用することができる。
【００２７】
図６の装置において、導波管２６ａは、本質的に放物面の一部の形状を有する曲がった反射面１４ａが関連付けられた、ここでは丸みづけされた角部を有するほぼ矩形の出口１１ａを有する。反射面１４ａの境界は、ここでは第一焦点が無限遠におかれると仮定して、上記と同様の手法によって決定される。
【００２８】
結果として、第一側面１３ａは、出口１１ａの平坦面に対して垂直で且つその出口の輪郭上に載置されながら自身に平行に移動する母線によってつくられる。導波管の入口と、したがって生成器２２とがその近傍に位置付けられる第二焦点は、実際、放物面の単一の焦点である。生成器２２の近くの第二焦点は、放物面状の反射面１４ａの凹状面と面する。第二セクション１８ａの内部容積は、第二焦点を通過するとともに反射面１４ａの輪郭上に載置される母線によってつくられた第二側面１７ａの交差によって本質的に範囲決定される。上述したように、第一セクション１６ａとの共有の容積部分は当然除かれる。
【００２９】
上述したように、反射面１４ａは、可能な限り出口の近くに位置付けられる。この面が、丸みづけされた角部のうち二つと「同一面」であることを見て取ることができる。第二側面１７ａは、（前方へ向かって）凹状の面と、（後方へ向かって）凸状の面とを有する。
【００３０】
上記で示したように、広口２４ａは、音響生成器２２と繋ぐことができるように、第二側面１７ａの端部に画定される。発出される波面は平面状である。
【００３１】
図７の実施形態において、図５の実施形態と類似の構成要素は、接尾符号ｂを伴った同一の参照番号によって示した。それらについて再度詳細に説明しない。
【００３２】
この実施例において、導波管２６ｂの出口１１ｂは、理想的には、中心点Ｓ’１が聴音領域内にあるような球の面上に記される。この場合、理論上の球の中心点は、反射面１４ｂを画定する、円錐曲線の第一焦点を構成する。その円錐曲線面は楕円面である。
【００３３】
もちろん、図５の場合のように、球の半径を十分大きくしたならば、実際には平面状の出口を設計しうる。それ以外の場合、導波管の容積の構成は、図１〜５を参照して説明した通りである。音響生成器２２は、楕円面の第二焦点の近傍に位置付けられる。発出される波面は凹状であり、あたかも、聴取者のために確保された聴音領域の点Ｓ’１において音が生成されたかのようになる。したがって、第一焦点Ｓ’１は出口１１ｂの前方にある。上述したように、導波管および音響生成器を、音響密閉箱を形成する箱の中に収容することができる。
【００３４】
図９〜１１は、本発明による音響発生装置を、干渉なく複数連結する可能性をより詳細に示したものである。すなわち、図９は、音響発生装置２５を三つ連結した（上方から見た）ものを示す。換言すると、全体としての音響発生装置は、それぞれが音響生成器２２および関連付けられた導波管２６から形成されるユニットを複数含む。図９の実施例において、各ユニットは、図５を参照して説明したような装置からなる。このようなユニットを干渉なく組み合わせるためには、対応する第一焦点Ｓ１が実質的に一致するように、これらのユニットを互いに関連して位置付けるのが適当である。図９は、このことを示す。この場合、全てのユニットは、あたかもその後方の同一点Ｓ１から発出しているようである。
【００３５】
図１０の実施例においては、装置は、音響生成器２２と、図６を参照して説明した装置に従う、すなわち、放物面の一部からなる反射面を有する関連付けられた導波管２６ａとからそれぞれ形成される複数のユニットによって作成される。（平面として画定された）出口が実質的に一直線状に並べられ、したがって同一面となるように、各ユニットは並置される。この場合、放物面の形状の反射面の焦点に本質的に位置付けられた音響生成器自体は、全て一直線状に並べられる。
【００３６】
図１１の実施形態においては、装置は、音響生成器２２と、図７に示した、すなわち、楕円面上に記された反射面を含む関連付けされた導波管２６ｂとからそれぞれ形成された三つのユニットによって作成される。対応するそれぞれの第一焦点が、音が再生されるようにみえる、聴音領域の点Ｓ’１と実質的に一致するように、三つのユニットは並置される。
【００３７】
もちろん、箱の側面を並置することによって所望の条件が得られるように形づくられた箱の中に各ユニットを組み込んでもよい。
【００３８】
さらに、図５〜７に示した場合のそれぞれにおいて、出口の最小寸法が、生成される音の波長に比して小さくなる場合は、円錐曲線面の一部によって画定された反射面は、対応する円錐曲線（図５の場合においては双曲線、図６の場合は放物線、図７の場合は楕円）の一部によって画定されるような帯状または線状となる傾向がある。すなわち、図８に、このように反射面がその母線方向となるように作成されている導波管を示す。ここで、類似の構成要素は、接尾符号ｃを伴った同一の参照番号によって示した。図８において、円錐曲線面は、実質的には双曲線であるような、細い帯状の反射面１４ｃに縮小される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、小型な導波管をもって、所望の形状、および凸状、凹状または平面状のプロフィールを有する音響波面を形成することができる。
【００４０】
また、干渉を引き起こすことなく、複数の音響発生装置を互いに連結した場合にも、音響生成器のセットから発せられる音響波面の形状を良好に制御できるような、音響発生装置の配置を提案することができる。
【００４１】
また、本発明の本質は、双曲面・放物面・楕円面等の一部になる反射面を音響鏡として用いることにより、音源の見かけの発出点を変位させることができるという事実に存する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による導波管の設計段階を示す図である。
【図２】図２は、本発明による導波管の設計段階を示す図である。
【図３】図３は、本発明による導波管の設計段階を示す図である。
【図４】図４は、本発明による導波管の設計段階を示す図である。
【図５】図５は、本発明による第一タイプの導波管を装備した音響発生装置を示す図である。
【図６】図６は、図５に類似した図であり、本発明による第二タイプの導波管を装備した音響発生装置を示す図である。
【図７】図７は、図５に類似した図であり、本発明による第三タイプの導波管を装備した音響発生装置を示す図である。
【図８】図８は、図５の変形例の図である。
【図９】図９は、図５に示したタイプの音響発生装置を、干渉なく複数連結したことを示す図である。
【図１０】図１０は、図６に示したタイプの音響発生装置を複数連結したことを示す図である。
【図１１】図１１は、図７に示したタイプの音響発生装置を複数連結したことを示す図である。
【符号の説明】
１１  出口
１４  反射面
１６  第一セクション
１８  第二セクション
２２  音響生成器
２４  広口
２５  音響発生装置
２６  導波管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0004897161.tif 000012