专利名称：扬声器系统用声波导向结构及喇叭扬声器的制作方法
技术领域：
本申请的发明涉及通过使声波沿着规定的路径传播的导向，控制从该路径射出的声波的波面用的扬声器系统用声波导向结构及将其使用于喉部(throat)的喇叭扬声器。
背景技术：
在扬声器系统中，试图对从出口开口到被辐射为止的声音路径进行调整。例如，在具有狭缝状出口开口的外壳内设置内部构件，在形成于该内部构件周围的声波导向路径上，使从入口开口到出口开口的全部最短路径具有大致相同的长度。以此使从出口开口射出的声波的相位总体上同相，以使波面(同相位面)为矩形平面状(参照例如美国专利第5163167号说明书)。
但是，设计为使辐射的波面形成矩形以外的形状、例如凹曲面形状或凸曲面形状是困难的，而且由于需要设置内部构件这样的特别构件，增加了零部件数目而且导致制造工序的复杂化。又，这样的结构本身非常复杂。
发明内容
本发明目的在于，提供能够设计结构比较简单而且使声波的大约全部传播路径大致相同长度，能够使辐射的声波为同相位，又能够设计为可辐射凹曲面形状或凸曲面形状的波面的，也就是能够任意而且正确地控制辐射的声波的波面的扬声器系统用的声波导向结构。
为了解决上述课题，本发明的扬声器系统用声波导向结构具备连通入口开口与出口开口的声路，该声路从该入口开口到该出口开口之间分叉为多级，利用该分叉形成从该入口开口到该出口开口的多条声波导向路径。
采用这样的结构，各声波导向路径形成从入口开口通过各分叉点到达出口开口的路径。由于通过各分叉点传播，声波的传播路径一律规定，大致完全可以预想到声波的全部传播路径。因此，虽然是简单的结构，但是能够正确进行矩形波面的控制。
在上述扬声器系统用声波导向结构，该多条声波导向路径从该入口开口线状延伸到该出口开口即可。由于声波导向路径线状延伸，可以认为声波沿着该路径的中心轴线传播，能够更加正确地把握声波的传播路径。
又，也可以在所述扬声器系统用声波导向结构中，包含该多条声波导向路径的整条中心轴线的面是平面。又可以是曲面状或折曲面状。通过采用平面形状，使得扬声器系统用声波导向结构容易制造。例如通过将以该平面为接合面形成对称的两个零部件在该接合面接合，也能够形成声路。而且通过做成曲面状或折曲面状，能够使扬声器系统用声波导向结构在整体上形成小型结构。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，也可以是该出口开口形成为狭缝状，在该声路的各分叉点上，该声波导向路径分叉到该狭缝的长度方向上。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，也可以是该狭缝状的出口开口直线状延伸。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，也可以是该狭缝状的出口开口呈凸曲线状弯曲延伸。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，也可以是该狭缝状的出口开口呈凸圆弧状弯曲延伸。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，也可以是该狭缝状的出口开口呈凹曲线状弯曲延伸。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，也可以是该狭缝状的出口开口呈凹圆弧状弯曲延伸。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，如果使该多条声波导向路径的大约全部，其路径长度大致相同，则声波从全部出口开口以相同的相位辐射。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，也可以是在越是靠近该狭缝状的出口开口的中央部的地方具有出口的声音导向路径的路径长度越短。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，也可以是在越是靠近该狭缝状的出口开口的中央部的地方具有出口的声音导向路径的路径长度越长。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，如果使该路径长度为经过刚过分叉点的路径的宽度方向的中心点的线上的长度，则从出口开口对声波的波面能够更加严密加以控制。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，如果使在该多条声波导向路径中的至少一条声波导向路径中至少一部分呈曲线状延伸，则可以设计为在该路径中不形成急剧弯折的部分。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，如果使在该多条声波导向路径中的至少一条声波导向路径中，至少一部分呈S字形延伸，则可以设计为在该路径中不形成急剧弯折的部分。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，如果使在该多条声波导向路径中的至少一条声波导向路径中，在该声路的该入口开口与该出口开口的中间部高度为最大，则可以防止在该路径中形成极宽的部分。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，如果使该声波导向路径的高度最大的地方为该声路的分叉点或其近旁，则可以防止该路径的分叉点变得极宽。
又，在上述扬声器系统用声波导向结构中，最好是分叉的声路具有合流的合流点。
又，上述扬声器系统用声波导向结构，可以使用于喇叭扬声器的喉部(throat)。
本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点通过参考附图了解下述最佳实施形态的详细说明能够更加清楚。
图1表示将本申请的发明的扬声器系统用声波导向结构使用于喉部的喇叭扬声器，(a)为正视图，(b)为右侧面图，(c)为平面图。
图2是从斜下方观察图1的喇叭扬声器的纵剖面的情况。
图3是图1(a)的A-A线向视剖面图。
图4是喇叭扬声器的平面图，(a)表示形成声波导向路径的整条中心轴线包含于曲面中的结构的喇叭扬声器，(b)表示形成声波导向路径的整条中心轴线包含于折曲面中的结构的喇叭扬声器。
图5是具有各种形态的喇叭扬声器的喉部的纵剖面图。
图6是采用本发明的喇叭扬声器的使用例。
图7是喇叭扬声器的纵剖面图。
图8是表示声路的设计方法的例子用的声路的示意图。
图9是具有声波导向结构的喉部的纵剖面图。
图10是说明图9(b)、(c)所示的声路的形态的变形例用的声路的示意图。
图11是喇叭扬声器的纵剖面图。
图12是从斜下方观察喇叭扬声器纵断面的情况。
图13表示用纵剖面分割喇叭扬声器的声路时的一侧的例子的图。
图14是使3台扬声器邻接，测定其指向性得到的特性图。
具体实施形态以下参照附图对本发明的最佳实施形态进行详细说明。首先，一边参照图1～图3一边对本发明申请的一实施形态的扬声器系统用声波导向结构使用于喉部的喇叭扬声器的基本结构进行说明。
图1表示喇叭扬声器1，(a)为正视图，(b)为右侧面图，(c)为平面图。该喇叭扬声器具有左右对称而且上下对称的结构。喇叭扬声器1主要由喉部10和喇叭部21构成。这种型号的喇叭扬声器1安装驱动单元使用，在比较宽的频率范围能够得到一定的指向性。
喉部10的基端上设置圆形的法兰22。该法兰22是用于安装驱动单元的部分。喉部10的前端连接于喇叭部21的基端。图1(a)的正视图中，其大致中央部分上表示纵长的矩形狭缝，该狭缝是喉部10的出口开口12。
图2是从斜下方观察图1的喇叭扬声器1的纵剖面的情况。图2中表示的剖面是图1(a)中的A-A线向视剖面图。图3是图1(a)中的A-A线向视剖面图。但是，在图3中，本来图中的左侧表示的喇叭部21的前端部分被省略。
从图2、图3可以理解，在喉部10的基端部上设置法兰22，在这里形成入口开口11。又，在喉部10的前端部形成上述狭缝状的出口开口12，在这里，喉部10与喇叭21连接。而且，在从喉部10的基端部到前端部之间形成声路。该声路由分叉为多级的分叉路构成。
各路径线状延伸，声路作为总体，一边形成树枝状分叉，一边向前端延伸地形成分叉结构。
声路在基端部(入口开口11)分叉为两条路径。然后，该分叉的各路径在基端部与前端部的大致中央点在分叉为二。该分叉的各路径随着其向前端反复分叉，最终通道前端部的狭缝状的出口开口12。在各分叉点，路径在狭缝状的出口开口12的长度方向上分叉。
一条路径分叉为两条路径的分叉点形成为从基端部到前端部的5级。这样，声路在前端部具有32个出口t1～t32。也就是说，形成从基端部到前端部的32条路径(声波导向路径)。
喇叭扬声器1的中心轴线L1在喇叭扬声器1的前后方向一致。前端部的出口开口12在图3中形成在上下方向上延伸的狭缝状。32条路径的各路径(从基端部的入口开口11到前端部的入口开口12的各路径)中包含5个分叉点。
第1分叉点D1是喉部10的基端部的分叉点。在该分叉点D1分叉的各路径形成相对于喇叭扬声器1的中心轴线L1在上下大约30°的倾斜。
在喉部10的基端部与前端部的大致中点上的第2分叉点D2，路径也形成相对于中心轴线L1在上下大约30°的倾斜。
而且，在第2分叉点D2与前端部的大致中点上的第3分叉点D3，路径也形成相对于中心轴线L1在上下大约30°的倾斜。
还有，在第3分叉点D3与前端部的大致中点上的第4分叉点D4，路径也形成相对于中心轴线L1在上下大约30°的倾斜。
还有，在第4分叉点D4与前端部的大致中点上的第5分叉点D5，路径也形成相对于中心轴线L 1在上下大约30°的倾斜。
还有，在喉部10的声路上，第1分叉点D1形成于1处，第2分叉点D2形成于2处，第3分叉点D3形成于4处，第4分叉点D4形成于8处，第5分叉点D5形成于16处，总体上形成31个分叉点，在图3中只对其一部分标出符号。
声路由于是这样形成的，从入口开口11到各出口t1～t32的32条路径(声波导向路径)的路径长度全部大约相等。因此，一旦将驱动单元安装于法兰22，对该驱动单元进行驱动，就从全部狭缝状的出口开口12以相同的相位辐射出声波，波面(声波的同相面)成矩形平面状。图3中的虚线L2示意性表示出从出口开口12(32个出口t1～t32)刚辐射出的声波的波面。
由于声波的路径形成分叉结构，该路径的中心轴线也形成同样的分叉结构。从图1～图3可以了解，32条路径(声波导向路径)的中心轴线全部包含于某一平面。该平面是与图3的纸面一致的平面。这样，一旦形成全部路径的整条中心轴线包含于平面的结构，喉部10的形状也能够做成平面，制造也变得容易。例如，制造两个图2所示那样的形状的部件，将该两个部件接合，这样可以构成一个喇叭扬声器。由于能够这样使用相同形状的部件，因此能够降低模具费用。又，通过将相同形状的两个部件接合，也可以只构成喉部，而不是构成整个喇叭扬声器。
以上参照图1～图3对喉部10采用本发明申请的1实施形态的声波导向结构的喇叭扬声器1的结构进行了说明。
下面参照图4对本发明其他实施形态的使用于喉部的喇叭扬声器的结构进行说明。
图1～图3所示的喇叭扬声器1中，形成了32条路径(声波导向路径)的中心轴线全部包含于某一平面的结构。另一方面，也可以形成这些路径的中心轴线的全部包含于曲面或折曲面的结构。图4是这样构成的喇叭扬声器31、33的平面图，(a)表示形成路径的整条中心轴线包含于曲面中的结构的喇叭扬声器31，(b)表示形成路径的整条中心轴线包含于折曲面中的结构的喇叭扬声器32。在图4(a)、(b)中，虚线L32、L34表示包含路径的中心轴线的面。在图4的喇叭扬声器31、33中，与图1～图3的喇叭扬声器1的不同点仅在于，形成路径(声波导向路径)的整条中心轴线包含于平面中的结构还是形成路径包含于曲面或折曲面中的结构。图4的喇叭扬声器31、33的其他结构完全与图1～图3的喇叭扬声器1相同。
从图4可知，通过形成路径的中心轴线全部包含于曲面或折曲面中的结构，喉部的总长度也能够缩短。特别是如果像图4所示的喇叭扬声器31、33那样使喉部的声路的入口开口11与出口开口12向着大致相同的方向，则驱动单元36不向喇叭扬声器31、33的后方突出，因此能够对扬声器系统的整体的小型化作出贡献。
以上一边参照附图4一边对将本发明申请的实施形态使用于喉部的喇叭扬声器31、33的结构进行了说明。
下面一边参照图5一边对将本发明申请的其他实施形态使用于喉部的喇叭扬声器40、50、60的结构进行说明。图5(a)～图5(c)是喇叭扬声器40、50、60的喉部的纵剖面图。
图5(a)所示的喉部上形成的声路与图3所示的声路相同，形成全部路径的路径长度大致一致的结构。也就是在各分叉点D1、D2、D3中，一条路径分叉为两条路径。
在图1～图3的分叉点D1、D2、D3中，路径分叉并且相对于图5的左右方向形成向上下大约30°的倾斜。这样，形成声路的8条路径(从入口开口41到各出口t1～t8的路径)的路径长度全部相等。因此，从整条狭缝状的出口开口42声波以相同的相位辐射出，波面(声波的同相面)形成矩形平面状。图5(a)的虚线L4示意性表示从出口开口42(8个出口t1～t8)刚辐射出的声波的波面。利用这样的结构，必然能够使喇叭扬声器40的指向角减小。
图5(b)所示的喉部上形成的声路形成越是在狭缝状的出口开口52的靠近中央部的处所具有出口的路径其路径长度越短的结构。也就是，从入口开口51到出口t4、t5的路径的路径长度最短，从入口开口51到出口t1、t8的路径的路径长度最长的结构。图中的第2分叉点D2的上下方向位置与出口t4、t5的上下方向位置大致相同。
由于这样的喉部结构，狭缝状的出口开口52上波面(声波的同相面)形成凸曲面状。图5(b)中的虚线L5示意性表示从出口开口52(8的出口t1～t8)刚射出的声波的波面。
图5(c)所示的喉部上形成的声路形成越是在狭缝状的出口开口62的靠近中央部的处所具有出口的路径其路径长度越长的结构。也就是，从入口开口61到出口t4、t5的路径的路径长度最长，从入口开口61到出口t1、t8的路径的路径长度最短的结构。图中的第2分叉点D2的上下方向位置与出口t1、t8的上下方向位置大致相同。
利用这样的喉部结构，在狭缝状的出口开口62，波面(声波的同相面)形成凹曲面状。图5(c)中的虚线L6示意性表示从出口开口62(8个出口开口t1～t8)刚射出的声波的波面。
从图5可以了解到，利用构成声路的分叉路径的结构，可以将波面控制为各种形状。也就是容易控制波面的曲率和指向角。
以上参照图5对采用本申请的实施形态的喇叭扬声器40、50、60的结构进行了说明。
下面参照图6对将本申请的实施形态使用于喉部的喇叭扬声器的适用例行说明。图6是将多台(9台)喇叭扬声器71～79邻近配置为一排的音响系统。在该系统中，存在喇叭扬声器配置为直线状的部分和配置为曲线状的部分。在配置为直线状的喇叭扬声器71～73、77～79，使用具有图5(a)那样的结构的喉部的喇叭扬声器。而配置为曲线状的喇叭扬声器74～76使用具有图5(b)那样的结构的喉部的喇叭扬声器。
于是，在概念上，从喇叭扬声器71～73、77～79辐射出具有平面状波面的声波，从喇叭扬声器74～76辐射出具有凸曲面状的波面的声波。而且，从喇叭扬声器71～79构成的整个音响系统，可以得到如图6的虚线L7所示的，与喇叭扬声器71～79的配置形态大致相似的波面。这样，可以避免相邻的喇叭扬声器之间的相位干涉，特别是可以避免在高频区域的相位干涉。
下面参照图7对将本发明的又一实施形态的喇叭扬声器用声波导向结构使用于喉部的喇叭扬声器90的基本结构进行说明。图7是喇叭扬声器90的纵剖面图。但是，本来图中的左侧所示的喇叭部21的前端部分被省略。
该喇叭扬声器90具有与图1～图3所示的喇叭扬声器1大致相同的结构，而只有喉部10的声路的分叉状态不同。
该喇叭扬声器90的喉部10的声路的分叉状态比图3所示的声路的分叉状态更复杂些。也就是，在分叉点D1与分叉点D2之间还形成分叉点D11。从分叉点D11向喇叭扬声器90的内侧直到分叉点D3的路径的途中形成在分叉点D11分叉的路径合流的合流点D12。路径在合流点D12合流之后，再度向两个方向分叉。也就是点D12既是分叉点又是合流点。
又，在分叉点D2和分叉点D3之间也形成分叉点D13。在分叉点D13分叉的路径中的一方在分叉点D3与其他路径合流，另一方也在分叉点D4与其他路径合流。也就是说，在4处形成的分叉点D3中的内侧的两个分叉点既是分叉点也是合流点。又，在8处形成的分叉点D4中的两个也既是分叉点又是合流点。
喇叭扬声器90这样形成，在从入口开口11到出口开口t1～t32的中途不管是经过分叉还是合流的路径，其路径长度都大致相等。因此，如果在法兰22上安装驱动单元并将其驱动，这从整条狭缝状的出口开口12，声波与相同的相位射出。
下面是声路的设计方法的一个例子。图8是表示声路的设计方法的例子的声路示意图，(a)表示出口开口112是直线状延伸的狭缝状的声波导向结构的声路，(b)表示出口开口122是呈凸曲线状弯曲延伸的狭缝状的声波导向结构的声路，(c)表示出口开口132是呈凹曲线状弯曲延伸的狭缝状的声波导向结构的声路。更具体地说，(b)的出口开口122是凸圆弧状弯曲延伸的狭缝状，(c)的出口开口132是凹圆弧状弯曲延伸的狭缝状。
第一，参照图8(a)对出口开口112为直线状延伸的狭缝状的声波导向结构的设计方法进行说明。
首先，对出口开口122的两端的出口(出口t1和出口t5)的位置进行定位。沿着连接出口t1和出口t5的直线S1决定狭缝状的出口开口112。
接着，将出口t3的位置定位于连接出口t1与出口t5的直线S1的二等分点上。接着，将出口t2的位置定位在连接出口t1与出口t3的直线的二等分点上。再将出口t4的位置定位于连接出口t3与出口t5的直线的二等分点上。借助于以上所述方法，在直线S1上等间隔地决定5个出口t1、t2、t3、t4、t5的位置。
接着，将第1分叉点D1的位置定位于连通出口t3与直线S1垂直的法线n3上的任意点上。
接着，将第2分叉点D2的位置定位于连通出口t2与直线S1垂直的法线n2和连接分叉点D1与出口t1的直线的交点上。
接着，将第3分叉点D3(最上面的第3分叉点D3)的位置定位于通过连接出口t1与出口t2的直线的二等分点与直线S1垂直的法线n12和连接分叉点D2与出口t1的直线的交点上。同样，将第3分叉点D3(从上面起第2个的第3分叉点D3)的位置定位于通过连接出口t2与出口t3的直线的二等分点与直线S1垂直的法线n23和连接分叉点D2与出口t3的直线的交点上。
借助于如上所述方法，可以规定比图8(a)中的法线n3更上面的区域的4条声波导向路径。也就是，从分叉点D1到出口t1的直线延伸的第1路径、从分叉点D1到最上面的第3分叉点D3直线延伸后，在该分叉点D3折曲达到出口t2的第2路径、从分叉点D1到第2分叉点D2延伸后在分叉点D2折曲，从分叉点D2到从上面起第2个第3分叉点D3延伸后在该分叉点D3折曲达到出口t2的第3路径、以及从分叉点D1到第2分叉点D2延伸后在分叉点D2折曲从分叉点D2到出口t3直线延伸的第4路径。第2路径与第3路径在出口t2合流。
在图8(a)的法线n3更下面的区域中，也可以利用与法线n3的更上面区域相同的方法规定4条路径。
利用这样的方法，能够设计具有相同路径长度的8条声波导向路径。
出口开口112是直线状延伸的狭缝状，而且，8条声波导向路径的长度相同，因此从出口开口112射出的声波的波面为直线状。
以上参照图8(a)对出口开口112为直线状延伸的狭缝状的声波导向结构的设计方法进行了说明。
第二，参照图8(b)对出口开口122为凸圆弧状弯曲延伸的狭缝状的声波导向结构的设计方法进行说明。
首先，决定凸圆弧状的出口开口122。图8(b)的出口开口122形成中心角为15°的凸圆弧状。然后，决定出口开口122的两端的出口(出口t1与出口t15)的位置。出口t1与出口t5用圆弧S2连接。
接着，将出口t3的位置定位于连接出口t1与出口t5的圆弧S2的二等分点上。接着，将出口t2的位置定位于连接出口t1与出口t3的圆弧的二等分点上。接着，将出口t4的位置定位于连接出口t3与出口t5的圆弧的二等分点上。借助于上述方法，以相等的间隔在圆弧S2上决定5个出口t1、t2、t3、t4、t5的位置。
接着，将第1分叉点D1的位置定位于通过出口t3与圆弧S2垂直的法线n3上的任意一点。
接着，将第2分叉点D2的位置定位于通过出口t2与圆弧S2垂直的法线n2和连接分叉点D1与出口t1的直线的交点上。
接着，将第3分叉点D3(最上面的第3个分叉点D3)的位置定位于通过连接出口t1与出口t2的圆弧的二等分点与圆弧S2垂直的法线n12和连接分叉点D2与出口t1的直线的交点上。同样，将第3分叉点D3(从上面起的第2个第3分叉点D3)的位置定位于通过连接出口t2与出口t3的圆弧的二等分点与圆弧S2垂直的法线n23和连接分叉点D2与出口t3的直线的交点上。
利用如上所述方法可以规定图8(b)的法线n3更上方的区域的4个声波导向路径。也就是，从分叉点D1到出口t1的直线延伸的第1路径、从分叉点D1到最上面的第3分叉点D3直线延伸后，在该分叉点D3折曲达到出口t2的第2路径、从分叉点D1到第2分叉点D2延伸后在分叉点D2折曲，从分叉点D2到从上面起第2个第3分叉点D3延伸后在该分叉点D3折曲达到出口t2的第3路径、以及从分叉点D1到第2分叉点D2延伸后在分叉点D2折曲从分叉点D2到出口t3直线延伸的第4路径。第2路径与第3路径在出口t2合流。
在图8(b)中的法线n3下方的区域中，也能够利用与法线n3上方的区域相同的方法规定4条路径。
这样，能够设计具有路径长度相同的8条声波导向路径的声路。
出口开口122是凸圆弧状弯曲延伸的狭缝状，而且8条声波导向路径的路径长度相同，因此从出口开口122射出的声波的波面与出口开口122的形状相同，形成凸圆弧状。
以上参照图8(b)对出口开口122为凸圆弧状弯曲延伸的狭缝状的声波导向结构的设计方法进行了说明。
第三，下面参照图8(c)对出口开口132为凹圆弧状弯曲延伸的狭缝状的声波导向结构的设计方法进行说明。
首先，决定圆弧状的出口开口132。图8(c)的出口开口132形成中心角为15°的凹圆弧状。然后，决定出口开口132的两端的出口(出口t1和出口t5)的位置。用圆弧S3连接t1和出口t5。
接着，将出口t3的位置定位于连接出口t1与出口t5的圆弧S3的二等分点上。接着，将出口t2的位置定位于连接出口t1与出口t3的圆弧的二等分点上。接着，将出口t4的位置定位于连接出口t3与出口t5的圆弧的二等分点上。利用以上方法在圆弧S3上以相等的间隔决定5个出口t1、t2、t3、t4、t5的位置。
接着，将第1分叉点D1的位置定位于通过出t3与圆弧S3垂直的法线n3的任意一点上。
接着，将第2分叉点D2的位置定位于通过出口t2与圆弧S3垂直的法线n2和连接分叉点D1与出口t1的直线的交点上。
接着，将第3分叉点D3(最上面的第3个分叉点D3)的位置定位于通过连接出口t1与出口t2的圆弧的二等分点，与圆弧S3垂直的法线n12和连接分叉点D2和出口t1的直线的交点上。同样，将第3分叉点D3(上面起的第2个第3分叉点D3)的位置定位于通过连接出口t2与出口t3的圆弧的二等分点，与圆弧S3垂直的法线n23和连接分叉点D2和出口t3的直线的交点上。
利用上面所述的方法，规定了图8(c)的法线n3更上方的区域中的4条声波导向路径。也就是，从分叉点D1到出口t1的直线延伸的第1路径、从分叉点D1到最上面的第3分叉点D3直线延伸后，在该分叉点D3折曲达到出口t2的第2路径、从分叉点D1到第2分叉点D2延伸后在分叉点D2折曲，从分叉点D2到从上面起第2个第3分叉点D3延伸后在该分叉点D3折曲，达到出口t2的第3路径、以及从分叉点D1到第2分叉点D2延伸后在分叉点D2折曲，从分叉点D2到出口t3直线延伸的第4路径。第2路径与第3路径在出口t2合流。
在图8(c)的法线n3更下方的区域中，也可以利用与法线n3上方的区域中相同的方法规定4条路径。
这样，可以设计具有路径长度相同的8条声波导向路径的声路。
出口开口132是凹圆弧状弯曲延伸的狭缝状，而且，8条声波导向路径长度相同，因此出口开口132射出的声波的波面形成与出口开口132相同的形状，即凹圆弧状。
以上参照图8(c)对出口开口132为凹圆弧状弯曲延伸的狭缝状的声波导向结构的设计方法进行了说明。
用该图8所示的设计方法设定各分叉点的声路，与在其他位置上设定分叉点的声路相比，从入口开口(图8的例子中的分叉点D1近旁)到出口开口为止的路径长度变短。也就是说，图8所示的设计方法是将从入口开口到出口开口的路径长度设计为最短的方法。
因此，如果将用这种设计方法设计的声路使用于喉部的喇叭扬声器与其他扬声器(例如低音扬声器)组合使用，则相对于其他扬声器的时间延迟为最小。换句话说，在延迟装置等对该时间延迟进行修正时，用最小的修正时间(例如延迟装置上设定的延迟时间)就够了。
以上参照图8说明了声路的设计方法的一个例子。
下面根据图9～图13，对考虑路径的宽度设计声波导向路径中从某一分叉点到下一分叉点的路径的形状的方法的例子进行说明。
图9是具有声波导向结构的喉部111、110的纵剖面图，相当于例如图3中的喉部10的纵剖面图。
图9(a)、(b)、(c)所示的喉部110、111的声路的结构基本上与图8(b)所示的结构相同。因此出口开口142、143呈凸圆弧状弯曲延伸的狭缝状。
在图9(a)中表示出喉部110的纵剖面，该图中的一点锁线是声波导向路径的中心线。该中心线的形态是用与参照图8(b)说明的方法相同的方法设计的。以该中心线为中心，具有规定宽度的声波导向路径形成于喉部110。为了便于理解问题，在图9中将路径的宽度夸张地加宽表示。
声波通过从分叉点D1到各出口t1、t2、t3、t4、t5的各路径传播。各路径的长度是沿着一点锁线所示的中心线的长度。声波从分叉点D1到出口t1、t2、t3、t4、t5所需要的时间可以认为是等于路径长度除以音速得到的时间。因此，在图9(a)的喉部110中，声波通过任何路径传播，从分叉点D1到出口t1、t2、t3、t4、t5传播的时间相等。
在图9(a)所示的喉部110，从分叉点D1到分叉点D2的路径为2条，从分叉点D2到分叉点D3的路径为4条，从分叉点D1到分叉点D2的路径的宽度为一定值，从分叉点D2到分叉点D3的路径的宽度也是一定的。又，从分叉点D1到分叉点D2的路径宽度与从分叉点D2到分叉点D3的路径宽度相同。因此，从分叉点D2到分叉点D3的路径的宽度的总和为从分叉点D1到分叉点D2的路径的宽度的总和的2倍。也就是说，在分叉点D2，路径宽度的总和急剧扩大。这样的情况表示顺利通过的声波传播在分叉点D2有可能受到阻碍，这一问题在分叉点D3也同样会发生。
图9(b)所示的喉部111解决了这一问题。图9(b)中的一点锁线的形状与图9(a)中的一点锁线的形状完全相同。在图9(b)中的喉部111中，对于该一点锁线的分叉点D1、D2、D3，使从这些分叉点向两个方向上分叉的路径的侧壁的交点一致。以此解决在分叉点D2、D3路径宽度的总和急剧扩大的问题。从图9(b)可知，在分叉点D1到分叉点D2之间路径的宽度慢慢扩大，从分叉点D2到分叉点D3之间路径宽度的总和也慢慢扩大。在分叉点D2，路径宽度的总和不急剧扩大。这在分叉点D3也相同。因此，在图9(b)的喉部111，在分叉点D2、D3也可以期待声波能够平滑传播。
如上所述，声波从分叉点D1到出口t1、t2、t3、t4、t5所需要的时间可以认为等于路径长度除以音速得到的时间。图9(c)所示的喉部111与图9(b)所示的喉部111相同。图9(c)中的二点锁线表示喉部111中的路径的中心线。二点锁线在刚过各分叉点D1、D2、D3的地方经过路径宽度方向的中心点。从分叉点D1到各出口t1、t2、t3、t4、t5的各路径的路径长度可以认为是沿该二点锁线的长度，也就是，刚过分叉点D1、D2、D3的经过路径宽度方向的中心点线上的长度。如果考虑声波沿着该二点锁线传播，可以推断从分叉点D1到各出口t1、t2、t3、t4、t5之间的声波的传播时间。图9(c)中的喉部111中，从分叉点D1到出口t3的二点锁线的长度比例如从分叉点D1到出口t1的二点锁线的长度短。这样，在图9(c)的喉部111中，各路径的长度不相同。因此，从出口开口143辐射出的声波的波面的形状与出口开口143的凸圆弧的形状不相同。为了使从出口开口143射出的声波的波面的形状与出口开口143的凸圆弧状形状相同，只要使图9(b)、(c)那样的声路的形态稍微变形即可。
图10是说明该变形例用的声路的示意图。图10所示的声波导向结构是图8(b)所示那样的出口开口为凸圆弧状弯曲延伸的狭缝状的声波导向结构。
图10(a)的声波导向结构中，从某一分叉点到下一分叉点直线延伸构成各路径。图10(a)中的分叉点D1和出口t1、t2、t3、t4、t5的配置位置与图8(b)中的分叉点D1和出口t1、t2、t3、t4、t5的配置位置相同。图10(a)的分叉点D2、D3的配置位置与图8(b)中的分叉点 D2、D3的配置不同。图10(a)中的分叉点D2、D3的位置在图8(b)的声波导向结构外侧的位置上。根据该图10(a)的声波导向结构的形状，采用参照图9(b)说明的路径的设计方法时，可以使从分叉点D1到各出口t1、t2、t3、t4、t5的各路径长度相同。也就是说，能够设计出从出口开口辐射出的声波的波面形状与出口开口的凸圆弧状形状相同，而且在各分叉点声波能够平滑传播这样的喉部。
图10(b)的声波导向结构中，从某一分叉点到下一分叉点不必一定是直线延伸，也可以形成曲线延伸的各路径。更详细地说，在从分叉点D1到分叉点D2之间，路径直线延伸，从上方的第2分叉点D2到最上方的第3分叉点D3之间以及从下方的第2分叉点D2到最下方的第3分叉点D3之间，路径直线延伸。从上方的第2分叉点D2到第2号第3分叉点D3之间以及从下方的第2分叉点D2到从下方起第2号的第3分叉点D3之间，路径曲线(S字形)延伸。从最上方的第3分叉点D3到出口t1之间、从上方第2号第3分叉点D3到出口t3之间、从下方起的第2号第3分叉点D3到出口t3之间、以及从最下方的第3分叉点D3到出口t5之间，路径直线延伸。从最上方的第3分叉点D3到出口t2之间、从上面起第2号第3分叉点D3到出口t2之间、从下面起第2号第3分叉点D3到出口t4之间、以及从最下方的第3分叉点D3到出口t4之间，路径曲线(呈S字形状)延伸。图10(b)中的分叉点D1、D2、D3及出口t1、t2、t3、t4、t5的配置位置与图8(b)中的分叉点D1、D2、D3及出口t1、t2、t3、t4、t5的配置位置相同。即使根据图10(a)的声波导向结构的形状，采用参照图9(b)说明的路径的设计方法，也能够使从分叉点D1到各出口t1、t2、t3、t4、t5的各路径长度相同。也就是说，能够设计出从出口开口辐射出的声波的波面形状与出口开口的凸圆弧形形状相同，而且在各分叉点声波能够平滑传播的喉部。
将图10(a)与图10(b)加以比较就能够理解图10(a)所示的声路的结构中有路径急剧折曲的点。例如，图10(a)的声路中，在分叉点D2路径急剧折曲。与此相比，图10(b)所示的声路结构中，不存在路径急剧折曲的点。因此，图10(b)所示的结构在声路中不容易产生不需要的声波反射。也就是说，能量损耗更少。
图11是喇叭扬声器100的纵剖面图。图11的表示方法与图3中的喇叭扬声器1的表示方法相同。图12是从斜下方观察喇叭扬声器100纵断面的情况。图12的表示方法与图2中的喇叭扬声器1的表示方法相同。
图11、12的喇叭扬声器100如图10(b)所示，为了在路径中不形成急剧折曲的点，形成使路径的一部分曲线(S字形)状延伸，而且各路径中，路径长度大致相同的声路结构设计。
图11中的虚线L102是表示凸圆弧状弯曲的狭缝状的出口开口刚射出的声波波面的示意图。波面L102的形状与出口开口的形状相同，呈凸圆弧状。
图13表示用纵剖面分割图11、12的喇叭扬声器100的声路时的一侧的图，(a)是从斜下方观察的图，(b)是从下方观察的图。声路是在喇叭扬声器的喉部等作为空间形成的，但是在图13中将其作为立体(solid model)表示。
从图13中可知，在该声路中，在第2分叉点D2路径的高度最大。而且从分叉点D2向路口开口151其高度慢慢减小。又，从分叉点D2向出口开口152其高度也慢慢减小。
这样在分叉点D2使路径的高度特别大是为了使这一点(分叉点D2)路径的宽度变窄。也就是因为在该声路的路径上一旦形成宽度极宽的部分，在该部分特别是高频的干涉变大，能量损失变大。特别是分叉点那样的路径的方向改变的点上，一旦路径宽度变大，这种倾向就变得显著。
假如，在喇叭扬声器100的路径上，从入口开口到出口开口，使高度大致为一定值，则在分叉点D2的路径宽度变得过大。因此如图13所示，在分叉点D2特别使路径的高度变大。
在声路的路口开口151(图13的例子中的分叉点D1近旁)与出口开口152之间的中间部形成使路径的方向改变的分叉点。因此不限于分叉点，在声路的入口开口151与出口开口152之间的中间部如果构成声路并且使路径的高度最大时也是有效的。
图14是本发明申请的指向角为20°的喇叭扬声器3台相邻配置，测定其指向性得到的特性图。该特性图中，半径方向轴表示声压电平。在该测定中，使3台喇叭扬声器方向各相差20°相邻配置。也就是说，3台喇叭扬声器中1台向着正面方向(0°方向)配置，另外2台向着-20°和20°方向配置。测定用的信号是具有以5000Hz为中心频率的1/3倍频程(octave)宽度的频率分量的噪声信号。对3台喇叭扬声器提供相同的信号。
图14中的虚线是配置为向着正面方向的的喇叭扬声器被单独驱动时的特性曲线。一点锁线是配置为向着-20°方向的喇叭扬声器单独驱动时的特性曲线。二点锁线是配置为向着20°方向的喇叭扬声器单独驱动时的特性曲线。实线是这三台喇叭扬声器同时驱动时的特性曲线。
由图14可知，实线所示的特性曲线，表示在以正面方向为中心的约60°的范围内大致平坦的声压分布(相当于正面方向的声压，声压下降6dB以内的声压分布)。实线所示的特性曲线中，在各喇叭扬声器100覆盖的角度范围的边界的方向(具体地说是约-10°的方向与约10°的方向)上没有发现低谷。
这意味着在各喇叭扬声器的出口开口的大约全部范围内声音以大约相同的相位发射，也就是形成与出口开口大致相同形状的凸圆弧状的波面。
根据以上所述，本行业领域的技术人员能够理解本发明的多种改良和其他实施形态。因此上述说明只应该作为例示解释，是以对本领域的技术人员进行示教为目的的提供的例子。在不脱离本发明的精神的情况下，其结构和/或功能的详细情况可以有实质性的改变。
工业应用性采用本发明的扬声器系统用声波导向结构以及扬声器，则虽然结构简单却能够对辐射的声波的波面进行任意而且正确的控制，因此对于音响装置的
权利要求
1.一种扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，具备连通入口开口与出口开口的声路，该声路从该入口开口到该出口开口之间分叉为多级，利用该分叉形成从该入口开口到该出口开口的多条声波导向路径。
2.根据权利要求1所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，该多条声波导向路径从该入口开口延伸到该出口开口，而且成线状延伸。
3.根据权利要求1或2所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，包含该多条声波导向路径的整条中心轴线的面是平面。
4.根据权利要求1或2所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，包含该多条声波导向路径的整条中心轴线的面是曲面或折曲面。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，该出口开口形成为狭缝状，在该声路的各分叉点上，该声波导向路径分叉到该狭缝的长度方向上。
6.根据权利要求5所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，该狭缝状的出口开口直线状延伸。
7.根据权利要求5所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，该狭缝状的出口开口呈凸曲线状弯曲延伸。
8.根据权利要求5所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，该狭缝状的出口开口呈凸圆弧状弯曲延伸。
9.根据权利要求5所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，该狭缝状的出口开口呈凹曲线状弯曲延伸。
10.根据权利要求5所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，该狭缝状的出口开口呈凹圆弧状弯曲延伸。
11.根据权利要求1～10中的任一项所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，该多个声波导向路径的大约全部，其路径长度大致相同。
12.根据权利要求5～10中的任一项所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，在越是靠近该狭缝状的出口开口的中央部的地方具有出口的声波导向路径的路径长度越短。
13.根据权利要求5～10中的任一项所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，在越是靠近该狭缝状的出口开口的中央部的地方具有出口的声波导向路径的路径长度越长。
14.根据权利要求11～13中的任一项所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，该路径长度是经过刚过分叉点的路径的宽度方向的中心点的线上的长度。
15.根据权利要求1～14中的任一项所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，在该多条声波导向路径中的至少一条声波导向路径中，至少一部分呈曲线状延伸。
16.根据权利要求1～14中的任一项所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，在该多条声波导向路径中的至少一条声波导向路径中，至少一部分呈S字形延伸。
17.根据权利要求1～16中的任一项所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，在该多条声波导向路径中的至少一条声波导向路径中，在该声路的该入口开口与该出口开口的中间部高度最大。
18.根据权利要求17所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，该声波导向路径的高度最大的地方是该声路的分叉点或其近旁。
19.根据权利要求1～18中的任一项所述的扬声器系统用声波导向结构，其特征在于，分叉的声路具有合流的合流点。
20.一种喇叭扬声器，其特征在于，权利要求1～19中的任一项所述的扬声器系统用声波导向结构使用于喉部。
全文摘要
扬声器系统用声波导向结构具备连通入口开口(11)与出口开口(12)的声路。该声路从入口开口(11)到出口开口(12)之间分叉为多级。而且利用该分叉形成从入口开口(11)到出口开口(12)的多条声波导向路径。
文档编号G10K11/02GK1765148SQ20048000820
公开日2006年4月26日 申请日期2004年3月25日 优先权日2003年3月25日
发明者久保田裕司 申请人:Toa株式会社