JP2020162121A - ２ウェイ疑似点音源広拡散スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】音を見かけ上の点音源から外側へと向けられているように知覚させることができるスピーカシステムを提供する。【解決手段】スピーカ配列１０Ａは、複数のツイータドライバ１２Ｔおよび複数のミッドレンジドライバ１２ＭＲからなる。ツイータドライバ１２Ｔおよびミッドレンジドライバ１２ＭＲの軸１８はすべて、中心点２０Ａに対して半径方向に位置合わせされる。ツイータドライバ１２Ｔおよびミッドレンジドライバ１２ＭＲの前面は、単一の部分球状配列１０Ａを形成するように中心点２０Ａから等距離にある。開口領域２２Ａが、部分球状配列１０Ａの一方側に形成され、ツイータドライバ１２Ｔおよびミッドレンジドライバ１２ＭＲから発せられた音は、中心点２０Ａにおいて出会い、混ざり合い、音全体が中心点２０Ａから発せられた音響的印象を生み出しつつ、開口領域２２Ａから放射される。【選択図】図２

Description

本発明は、点音源から発せられる音を模擬する様相で音を伝搬させるように配置されたスピーカ配列に関する。

関連する米国特許第８，２４９，２６８号は、球状または部分球状配列に配置された複数のツイータドライバを有しており、各々のツイータドライバが球の中心に対して外向きであり、各々のツイータドライバの対称軸が球の半径を定めているウーファレスのラウドスピーカシステムに関する。したがって、音響エネルギは、球の中心からすべての半径方向に、あるいは部分球状アレイに対応するいくつかの半径方向に、放射状に広がる。米国特許第８，２４９，２６８号に開示されたラウドスピーカシステムは、見かけ上の単一の点音源から全方向または複数の方向に均一に音波を発生させることが望まれる状況において、きわめて効果的である。

米国特許第８，９１７，８８１号は、球状配列に配置された複数のツイータドライバを備えており、各々のツイータドライバが球の中心へと内側を向き、各々のツイータドライバの対称軸が球の半径を定めているオーディオスピーカシステムに関する。したがって、音響エネルギは、球の中心に向かってすべての半径方向に内側へと放射状に向けられる。ツイータドライバの球状配列からの音波は、球の中心において混ざり合い、再結合し、次いで球の中心点がすべての出力音波の点音源であるかのように、外側へと全方向に再放射される。米国特許第８，９１７，８８１号に開示されたスピーカシステムは、一部の環境においてきわめて効果的であるが、他の多くの環境においてはあまり効果的でないことが明らかになっている。例えば、スピーカは、多くの場合に、１つ以上の壁に取り付けられ、あるいは１つ以上の壁のきわめて近くに取り付けられる。これらの状況においては、球の中心から発せられる再放射された音波の少なくとも半分が、壁へと向かい、複数の角度および複数の位置で壁から反射する。したがって、音波が点音源から発せられたように感じられるという望ましい効果が、ツイータドライバの球状配列が壁の近くに取り付けられる多くの状況において失われる。結果として、壁からの反射を伴い、あるいは壁からの反射を伴わず、さらには壁からの反射の地点が異なるそれぞれのツイータドライバからの音波の移動距離の相違ゆえに、聴き手に到達する音波に位相のずれが存在する。このような状況においては、さまざまな波が互いに足し合わせおよび打ち消しの干渉を形成し、聴き手に到達する音の品質が著しく低下する可能性がある。

以上に鑑み、本発明の目的は、音を見かけ上の点音源から外側へと向けられているように聴き手に知覚させることができるように構成されたスピーカシステムを提供することである。

本発明は、少なくとも１つの部分球状のスピーカ配列を備えるスピーカシステムに関する。各々のスピーカは、音を放出する前面と、前面とは反対側の後面とを含む。対称軸が、各々のスピーカの前面および背面を同心に通って延びている。配列内のスピーカの対称軸は、球の中心点を通って半径方向に延びており、各々のスピーカの前面は、球の中心点の方を向いている。少なくとも１つの配列の中のスピーカは、球の一部を形成する。例えば、スピーカの部分球状配列は、半球、あるいは半球よりも小さいまたは大きい配列を形成してもよい。より具体的には、球状配列に開口領域が形成される。球の中心を通過して開口領域を二等分する平面が、３０°〜１８０°またはそれ以上の角度に及ぶ扇形を囲むことができる。スピーカから放射された音響エネルギは、球の中心へと向かい、中心において混ざり合い、再結合し、球の中心から発せられていると知覚される指向性の様相で開口領域から放射される。

種々のスピーカを、構造内に取り付けることができ、この構造は、当該構造における振動を最小限にして、当該振動によって生じる音を最小限にするように意図される。さらに、スピーカの取り付け構造は、スピーカによって生成された音が取り付け構造を介して部分球状配列の開口から遠ざかる方向に伝わることを最小限に抑えるために、適切なシール材料および／または絶縁材を有することができる。

一実施形態において、スピーカ配列内のスピーカは、ツイータドライバを含み、あるいはツイータドライバからなる。別の実施形態において、スピーカ配列内のスピーカは、ツイータドライバおよびミッドレンジドライバを含む。ツイータドライバおよびミッドレンジドライバを、球の中心から実質的に同一の半径方向距離に配置することができる。さらに、ツイータドライバおよびミッドレンジドライバを、ツイータドライバとミッドレンジドライバとの交互配置など、特定の円周方向パターンで配置することができる。

少なくとも１つの部分球状スピーカ配列は、少なくとも第１および第２の部分球状スピーカ配列を含むことができる。第１の部分球状スピーカ配列が、球の中心から第１の半径方向距離に配置された複数のスピーカを備えることができる一方で、第２の部分球状スピーカ配列は、球の中心から第２の半径方向距離に配置された複数のスピーカを備えることができ、第１および第２の半径方向距離は互いに異なる。第１の部分球状配列のスピーカは、第２の部分球状配列のスピーカと異なってもよい。例えば、ツイータドライバを、第１の部分球状配列に配置することができ、これらのツイータドライバは、球の中心から第１の半径方向距離に位置してもよい。ミッドレンジドライバを、第２の部分球状配列に配置することができ、これらのミッドレンジドライバは、球の中心から第２の半径方向距離に位置してもよい。第２の半径方向距離は、第１の半径方向距離よりも大きくてよい。さらに、第１および第２の部分球状配列のドライバは、球の中心に近い配列のドライバが第２の部分球状配列のドライバから放射される音響エネルギを妨げることがないように、互いに円周方向にオフセットされる。したがって、両方の部分球状配列から発せられる音響エネルギは、実質的に妨げられることなく中心点に到達することができる。この音響エネルギは混ざり合い、配列の開口領域から放射される。

第１の実施形態によるスピーカドライバの部分球状配列の側面図である。

第２の実施形態によるスピーカの部分球状配列の概略の断面図である。

第３の実施形態によるスピーカの部分球状配列の概略の断面図である。

第３の実施形態の一変形例の製造の途中段階における正面図である。

図４に示した実施形態の製造の後続段階における正面図である。

図１は、複数のドライバ１２からなる部分球状スピーカ配列１０を示している。各々のドライバ１２は、軸１８に沿って配置された反対向きの前面１４および後面１６を有する。ドライバ１２は、軸１８が共通の中心点と交差する向きで配置され、かつすべてのドライバ１２の前面１４が共通の中心点の方を向いている。共通の中心点は、図１では見て取ることができないが、図２および図３に示されて後述される第２および第３の実施形態において見て取ることができる。さらに、図１の実施形態において、ドライバ１２の前面１４は、共通の中心点から同じ半径方向距離にある。したがって、ドライバ１２の前面１４は、１つの球状に生成された配列に配置されている。しかしながら、ドライバの配列１０は、完全な球体を形成しているわけではない。むしろ、ドライバ１２は、配列１０のドライバ１２からの音を拡散させるための開口領域２２を残すように配置されている。この配置により、複数のドライバ１２から生成される音響エネルギは、部分球状配列１０の中心点へと向かう。音響エネルギは、中心点において混ざり合い、結合し、あたかも音全体が部分球状配列１０の中心点から発せられたかのように開口領域２２から再放射される。

図２は、配列を構成するドライバの種類に関して第１の実施形態と相違する第２の実施形態を示している。より具体的には、図２は、複数のツイータドライバ１２Ｔおよび複数のミッドレンジドライバ１２ＭＲからなるスピーカ配列１０Ａを示している。ツイータドライバ１２Ｔおよびミッドレンジドライバ１２ＭＲの軸１８はすべて、中心点２０Ａに対して半径方向に位置合わせされ、前面１４Ｔおよび１４ＭＲは、単一の部分球状配列１０Ａを形成するように中心点２０Ａから等距離にある。しかしながら、開口領域２２Ａが、部分球状配列１０Ａの一方側に形成され、開口領域２２Ａは約４５°の角度に及ぶ。開口領域２２Ａは、より小さい角度またはより大きい角度も可能である。大部分の実施形態において、開口領域は、１８０°以下の角度に及ぶ。しかしながら、１８０°を超える開口角度も可能である。第１の実施形態と同様に、ツイータドライバ１２Ｔおよびミッドレンジドライバ１２ＭＲから発せられた音は、中心点２０Ａにおいて出会い、混ざり合い、音全体が中心点２２Ａから発せられた音響的印象を生み出しつつ、開口領域２２Ａから放射される。

図３は、第２の実施形態の一変形例である第３の実施形態を示している。より具体的には、図３は、複数のツイータドライバ１２Ｔおよび複数のミッドレンジドライバ１２ＭＲからなる部分球状配列１０Ｂを示しており、ツイータドライバ１２Ｔおよびミッドレンジドライバ１２ＭＲのすべてが、中心点２０Ｂにおいて交差する半径を形成する軸を有している。しかしながら、ツイータドライバ１２Ｔが、中心点２０Ｂから第１の半径方向距離だけ離れた前面１４Ｔを有する一方で、ミッドレンジドライバ１２ＭＲは、中心点２０Ｂから第２の半径方向距離だけ離れた前面１４ＭＲを有しており、第２の半径方向距離は、第１の半径方向距離よりも大きい。結果として、第２の実施形態の部分球状配列１０Ｂは、第１および第２の部分球状配列１０Ｔおよび１０ＭＲを有する。第１の部分球状配列１０Ｔのツイータドライバ１２Ｔは、第２の部分球状配列１０ＭＲのミッドレンジドライバ１２ＭＲからオフセットされた円周方向位置にある。したがって、ツイータドライバ１２Ｔは、ミッドレンジドライバ１２ＭＲから放射される音響エネルギを妨げず、したがって音響エネルギのすべてが中心点２０Ｂへと向けられる。第１及び第２の実施形態と同様に、音響エネルギは、中心点２０Ｂにおいて混ざり合い、再結合し、開口領域２２Ｂを通して外に出る。

図４および図５は、１つの可能な製造の方法による部分球状スピーカ配列１０Ｂの種々の製造段階を示している。より具体的には、実質的に部分ジオデシックドームの形態を有するフレーム３０が、図４に示されるように、木材または樹脂などの適切な硬質材料から形成される。ツイータドライバ１２Ｔが、フレーム３０の内向きの表面にしっかりと取り付けられる。ミッドレンジドライバが、フレーム３０の外表面にしっかりと取り付けられる。ツイータドライバ１２Ｔの前面およびミッドレンジドライバ１２ＭＲの前面は、いずれも中心点２０Ｂの方へと内側を向いている。次いで、シール材料および絶縁体３２がフレーム３０に取り付けられ、ツイータドライバ１２Ｔおよびミッドレンジドライバ１２ＭＲからの音響エネルギがツイータドライバ１２Ｔとミッドレンジドライバ１２ＭＲとの間の領域を通って発せられることを防止する。

本発明を、特定の具体的な実施形態に関して説明した。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を行うことができることは明らかである。例えば、ドライバの数および種類は、さまざまであってよい。さらに、音を発する開口領域のサイズも、さまざまであってよい。またさらに、フレームは、多数のさまざまな形態をとることができる。

Claims (11)

1. 各々が前面および後面を有し、前記前面および後面から対称軸が延びる複数のドライバであって、各々が前記前面から前記対称軸に沿って音響エネルギを伝播させるように構成されている複数のドライバと、
   前記複数のドライバによって、ただ１つの中心点に対して少なくとも１つの球状に生成されたドライバ配列が形成され、前記複数のドライバの前記対称軸が前記ただ１つの中心点に集まり、前記ドライバの前記前面が前記ただ１つの中心点の方を向くように、前記複数のドライバを支持するフレームと、を備えており、
   前記フレームおよび前記ドライバは、前記フレームおよび前記球状に生成されたドライバ配列からの音響エネルギの伝播に適合するための開口領域を形成するように配置されている、スピーカシステム。
2. 前記複数のドライバの前記前面は、前記中心点からの距離が等しい、請求項１に記載のスピーカシステム。
3. 前記複数のドライバは、複数のツイータドライバおよび複数のミッドレンジドライバを含む、請求項２に記載のスピーカシステム。
4. 前記複数のドライバは、複数のツイータドライバおよび複数のミッドレンジドライバを含む、請求項１に記載のスピーカシステム。
5. ツイータドライバの前記前面は、前記中心点から第１の距離にあり、前記ミッドレンジドライバの前記前面は、前記中心点から第２の距離にあり、前記第２の距離は前記第１の距離とは異なり、前記ツイータドライバが、前記中心点と同心な第１の球状に生成されたドライバ配列を形成し、前記ミッドレンジドライバが、前記中心点と同心な第２の球状に生成されたドライバ配列を形成する、請求項４に記載のスピーカシステム。
6. 前記第２の距離は、前記第１の距離よりも大きい、請求項５に記載のスピーカシステム。
7. 前記ツイータドライバは、前記ミッドレンジドライバから放射される音響エネルギを前記ツイータドライバが妨げることがないように、前記ミッドレンジドライバから周方向にオフセットされている、請求項６に記載のスピーカシステム。
8. 前記フレームは、凹状の内表面および凸状の外表面を有し、前記ツイータドライバは、前記フレームの前記凹状の内表面に取り付けられ、前記ミッドレンジドライバは、前記フレームの前記凸状の外表面に取り付けられている、請求項１に記載のスピーカシステム。
9. 前記フレームに取り付けられ、音響エネルギが前記フレームを通って放射されることを実質的に防止するシール材料をさらに備える、請求項１に記載のスピーカシステム。
10. 前記開口領域は、前記中心点から延びる半径によって定められた扇形の端から端まで及び、前記開口領域によって形成された前記扇形は、少なくとも４５°の角度を定める、請求項１に記載のスピーカシステム。
11. 前記開口領域によって形成された前記扇形は、１８０°未満の角度を定める、請求項１０に記載のスピーカシステム。