JP4125515B2

JP4125515B2 - スピーカー

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Publication number: JP4125515B2
Application number: JP2001502616A
Authority: JP
Inventors: アレクセイブラディミロビッチビノグラドフ，; アレクサンドルセルゲビッチガイダロフ，
Original assignee: アレクセイブラディミロビッチビノグラドフ，; アレクサンドルセルゲビッチガイダロフ，
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: CA2374837A1; WO2000078092A1; CA2374837C; US6516072B1; JP2003501984A; RU2158491C1; EP1193999A4; AU5258900A; EP1193999A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気音響機器の分野に関し、また家庭や公共用と業務用の音声再生システムにおいて、具体的には、音響制御チャンネル、駅構内放送システム、輸送手段キャビン、および改良された明瞭度が特に雑音による公害と干渉の状態でも要求される場所において、音楽と音声の高品質の再生をするスピーカー構成体に使用できるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドライバーエンクロージャキャビネットの外面に設置される直接放射式動電形（ダイナミック）ドライバ（ＥＤＤ）を有するスピーカーは、周知のものであり、また広く使用されている。（Ｖ．Ｋ．Ｉｏｆｅなどの著作、音響のハンドブック、モスコー、「Ｓｖｙａｚ」、１９７９年版参照）。
【０００３】
上述の装置の欠点、すなわち音声再生の不十分な詳細と明瞭度、音量とＥＤＤへの距離Ｒとの間の急激な関係（逆二乗法則１／Ｒ²による）は、必要な有効（スカラー）成分に対して、その放射の無効（ベクトル）成分がかなり優勢であることに関連する。
【０００４】
これらの欠点は、音響振動数範囲の少なくとも中間振動数部分において電気信号を音響信号へ変換する一対の、同一で共軸の位相の揃った対向放射動電形（ダイナミック）ドライバを有するモジュールから構成される対向開口スピーカーにおいて首尾よく克服される。（国際出願ＷＯ９５／０５０５７，ＩＰＣ⁶Ｈ０４Ｒ５／０２，１９９５を参照）。
【０００５】
上述の対向開口スピーカーにおいて、同一の動電形（ダイナミック）ドライバ対の対向放射の有効成分は共に付加され、一方、ベクトル成分は相互に控除され、それにより補償される。
【０００６】
そのようなデバイスの欠点は、対における同一の特性を有する対の数の動電形（ダイナミック）ドライバと、および開口間の空間量による拡大したスピーカー寸法とにより余儀なくされる。
【０００７】
本発明の主な目的は、一方において、高品質音声再生を保証し、また他方では、一層コンパクトであり、かつ製造と調整が一層簡単であるので、比較的低い製造コストを有するものを犠牲にして、対の同一帯域の動電形（ダイナミック）ドライバを必要としないようなスピーカー構成体を提供することにある。
【０００８】
本発明の基礎は、対向開口スピーカーの作動原理、および放射開口の共通軸に直交する一定の対向開口スピーカーの対称平面が左右鏡面対称の平面であるという物理数学的な着想である。ここで対称とは、構造的な対称ばかりではなく、スピーカーの作動において生じる物理的プロセスの力学の対称も意味する。したがって、対向開口対の動電形（ダイナミック）ドライバにより放射されるベクトルまたは速度流の相互作用の部位を重ねる反射部が上述の平面内に置かれるならば、物理的現象またはスピーカー作動中の現象の発展の程度が変わることがある。かくして、上述の平面に位置する反射部を有する対向開口スピーカーを、一対の共軸で、対向配設される独立半対向開口スピーカーとして正式に表すことができ、そのスピーカーのそれぞれは、独立モジュールであり、またその全ての放射態様は、対向開口スピーカーの独自の正特性の全ての集合体を有し、またそのスピーカーのそれぞれは、対向開口スピーカーに比べて一層コンパクトであり、かつ材料集約性が少ない。
【０００９】
本発明の主な目的は、音響振動数範囲の少なくとも中間振動数部分において電気信号を音響信号へ変換する直接放射ベース動電形（ダイナミック）ドライバ（ＥＤＤ）と、およびキャビネットの外面内の取付け孔に重なるコーンを有する上述のベースＥＤＤのエンクロージャキャビネットとを有するモジュールから構成されるスピーカーにおいて、本発明によれば、そのモジュールには、上述のベースＥＤＤの放射開口に面し、かつ上述のエンクロージャキャビネットの外側に置かれ、かつ上述のベースＥＤＤと共軸の軸方向に対称の音響反射部が設けられることにより達成され、そこにおいて、ベースＥＤＤの放射開口から音響反射部までの距離Δは、ベースＥＤＤの放射表面の有効部位の半径Ｒ_Eの半分以上であるが、ベースＥＤＤにより再生される空気中の最大音響波長λ_maxの四分の一未満であり、一方、音響反射部の部位Ｓ_Rは、ベースＥＤＤの放射表面の有効部位Ｓ_Eの三分の一以上で、その四倍未満であり、すなわち下記のようになる。
【００１０】
【数１】

【００１２】
快適な音伝播ゾーン、具体的には快適な音伝播平面（聞き手のヘッドの存在が仮定される平面）における音響分野の最上の均一性を得るために、本発明に係るスピーカーは、ベースＥＤＤ軸が快適な音伝播平面へ直角であり、一方、この平面が、ベースＥＤＤとその音響反射部との間にで上述の軸と交差するように室内に配設される。音伝播を受ける部屋が水平床（例えば、ダンスホールまたはファッション実演ホール）を有するならば、ベースＥＤＤの軸は垂直に位置し、一方、置かれるスピーカーの高さは聞き手のヘッドの位置に対応する。部屋の床が傾斜しているならば、スピーカーモジュールのベースＥＤＤの軸は、床の部屋範囲の平面へ直交して位置する。音伝播を受ける部屋が天井を有するならば、ベースＥＤＤは実質的に上方に面し、一方、音響反射部はベースＥＤＤ上に置かれる。音伝播が未密閉空間で実施されている場合、ベースＥＤＤは下方へ（床へ）面し、一方、音響反射部はベースＥＤＤの下に置かれる。
【００１３】
さらに、本発明によれば、スピーカーモジュールには、ベースＥＤＤと共軸で設置できる少なくとも１つの高振動数ＥＤＤ（以下ＨＦＥＤＤと呼ぶ）を設けることができる。共軸のＨＦＥＤＤとベースＥＤＤは、一方向および対向方向に設置できる。ＨＦＥＤＤとベースＥＤＤが対向方向に設置される場合、放射開口間の距離Δ_Hは、ＨＦＥＤＤ放射表面の有効部位の半径Ｒ_EH以上であるが、ベースＥＤＤの放射表面から音響反射部までの距離Δ未満であり、すなわち下記のようになる。
【００１４】
【数３】

ＨＦＥＤＤの１つは、音響反射部の裏側の背後でベースＥＤＤと共軸でかつ一方向に設置できる。
【００１６】
ＨＦＥＤＤを上述のように設置する（ベースＥＤＤと共軸で）ことは、スピーカー放射の最高の均一性（非指向性）を得るのに役立つ。
【００１７】
放射指向性を得るのが必要な場合、本発明に従うＨＦＥＤＤの少なくとも１つの軸は、ベースＥＤＤの軸に直角である。
【００１８】
さらに、本発明に係るスピーカーのモジュールには、低振動数ＥＤＤ（以下でＬＦＥＤＤと呼ぶ）を設けることができ、そのコーンは、ＬＦＥＤＤのエンクロージャキャビネットの外面内の取付け孔に重なり、またそのモジュールには、ＬＦＥＤＤの放射開口に面し、かつＬＦＥＤＤのエンクロージャキャビネットの外側に置かれ、かつベースＥＤＤとＬＦＥＤＤと共軸の軸方向に対称の低振動数音響反射部（以下でＬＦ音響反射部と呼ぶ）を設けることができる。かくしてＬＦＥＤＤは、ベースＥＤＤと共軸で置かれる。そこにおいて、ＬＦＥＤＤの放射開口からＬＦ音響反射部までの距離Δ_Lは、ベースＥＤＤの放射表面の有効部位の半径Ｒ_ELの半分以上であるが、ＬＦＥＤＤにより再生される空気中の最大音響波長λ_Lmaxの四分の一未満であり、一方、ＬＦ音響反射部の部位Ｓ_RLは、ベースＥＤＤの放射表面の有効部位Ｓ_ELの三分の一以上で、その四倍未満であり、すなわち下記のようになる。
【００１９】
【数４】

【００２１】
ここにおいて、任意のＥＤＤの放射表面の有効部位は、丸い平坦ピストンの部位として解するべきであり、その端面は、ＥＤＤ音量振動速度に等しい音量振動速度を有し、ついでＥＤＤ音量振動速度がＥＤＤコーンの要素部分の振動速度の部位分に等しい。
【００２２】
【数６】

【００２３】
ここにベクトルＶは、ＥＤＤコーンの要素部分の音量振動速度であり、ｄＳ_Eは、コーンの要素部分の部位である。
【００２４】
加えて、一方または他方の音響反射部の部位は、一定の音響反射部に対応するＥＤＤの放射開口に面する表面である作動表面の部位として解され、またそのような表面だけが、本明細書における「音響反射部表面」として解されることが明らかである。
【００２５】
距離ΔとΔ_Lの限界は、コーン内を半径方向に延びる曲げ励振波についての進行波機構の作用の限界以内でスピーカー作動のモードを提供するように選択される。
【００２６】
それぞれのＥＤＤコーンは、２つの仕方で同時に作用する。すなわち音声コイルから全ての周辺コーン分へ軸方向励振の半径方向伝達ラインとして機能し、さらに励振されたコーン分が、動かされて隣接する空気分子に作用し、それらの分子を動かす。上述の軸方向信号の半径方向伝達ラインとしてコーンの有効な作動を確実にするために、このラインの調和が、他の伝達ラインと丁度同様に要求され、すなわち不可避の不連続性からの反射（この場合は曲げ波の反射）を減少、除外または補償すべきである。距離ΔとΔ_Lは、対応する対「円錐音響反射部」において、コーンの中央近くのコイル（先細コーンの場合）部分により励振される反射される動的圧力が、この時点でコーンにわたり伝播される半径方向曲げ波に対して逆相で周辺コーン分へ到達するように、かつコーン縁部においてこの波を抑制し、それによりコーン内の定在波を除外し、かつ多数の変換器が特定の一時的な励振に応答するように選択される。
【００２７】
スピーカーコーンが、空気よりも剛性の媒体であるが完全に剛性ではないので、距離ΔとΔ_L は、対応するコーンの半径の半分以上であるが（これは単一の全体として動く完全剛性コーンの場合に、反射される信号の位相対向の条件である）、曲げ励振波伝播の速度が空気中の音響速度に等しい大部分の非剛性コーンの場合の対応する波長λ max とλLmax の四分の一未満であるべきである。
【００２８】
本発明によれば、一方または他方の音響反射部の部位は、反射の場合に励振された空気の共振動の生音に忠実な部分の有効使用を決定する限度以内で選択され、その限度により、一方では、逆相ベクトル励振積のほぼ均等性が保証され、また他方では、一定のＥＤＤ音響反射部に対応するコーン内の不連続部から反射される曲げ振動を上述のように制約することが保証される。したがって少なくとも部位Ｓ_RまたはＳ_RLは、対応してＳ_EとＳ_ELから１／３に達し（大きい粘性損失を有するコーンの場合のように）、また大部分の部位は、対応して部位Ｓ_EとＳ_ELを四倍以上超えてはならない。というのは、音響反射部の部位がより大きいならば、半径方向円形伝達ラインがコーンの有効半径の外側に現れるからである。そのようなラインは、全ての対応する好ましくない結果と共にファブリーペロ共振器として作用する。かくしてパラメータΔ、Δ_L、Ｓ_RL、Ｓ_RNの特定の値は、コーンの材料、その形状、厚さ、密度、剛性、粘性に左右されるので、特定のＥＤＤについて決定される。
【００２９】
本発明によれば、ＬＦ音響反射部は、ベースＥＤＤのエンクロージャキャビネットの裏側に固定できる。特に上述の裏側の表面は、ＬＦ音響反射部として使用できる。
【００３０】
一方または他方の音響反射部の表面は、凸状、凹状または段差状を含む平坦または湾曲した形状を有することができる。
【００３１】
空気中、および本発明に係るスピーカーにおけるコーン上の音響波伝播の不変性を提供するために、一方または他方の音響反射部の表面部分の曲率が、一定の音響反射部に対応するコーンの表面部分の曲率と類似するようにしてもよい。
【００３２】
距離ΔとΔ_Lを決定する目的のために、対応するＥＤＤの放射開口が、ＥＤＤコーン周辺部分にこのＥＤＤのエンクロージャキャビネットを固定する平面に置かれるとみなされる。ここに、任意の音響反射部の表面が非平面であるならば、上述の距離ΔとΔ_Lは、音響反射部の相当な平面に基づいて測定される。そのために、任意のＥＤＤの放射開口からこのＥＤＤに対応する音響反射部までの距離は、実質的に、ＥＤＤのエンクロージャキャビネットを固定するＥＤＤコーン周辺部分の平面から音響反射部の相当平面までの距離である。音響反射部の用語「相当平面」を、図４と５の図面を使用して以下に開示する。
【００３３】
必要に応じて、一方または両方の音響反射部の部位の少なくとも一部分を、振動のＱ係数を減少するために穿孔できる。
【００３４】
一方または両方の音響反射部は、ベースＥＤＤの軸に関して半径方向におかれる１つ以上のリブにより対応するＥＤＤのエンクロージャキャビネットへ装着できる。
【００３５】
音響反射部が２つ以上の上述のリブにより対応するＥＤＤのエンクロージャキャビネットへ装着されるならば、これらのリブは、垂直平面における音声指向性図をさらに強めるか、または是正するように、半径方向音響レンズのホーンセルを上述のリブと共に形成する平坦または円錐状リングにより互いに固定できる。ここで、これらのリングの内径は、音響反射部の周辺縁部とＤＤのコーンとを通過する直線状母線を有する想像先細物の断面にリングが部分的でも重ならないように選択される。この条件は、ＥＤＤから対応する音響反射部まで音声流れ波を妨害しないで通過させるために必要である。
【００３６】
上述のリブと固定リングは、ベースＥＤＤの軸に関して対称的に主として置かれる。しかしながら、ベースＥＤＤ軸から全ての半径方向に、すなわち放射の半径方向均一に（非指向性で）均一音声伝播が要求されないならば、上述のリブとリングの上述した載置は、強制的なものではない。
【００３７】
ベースＥＤＤおよび／またはＬＦＥＤＤのコーンが、ダストキャップ無しのコーンである場合、対応する音響反射部は、中央ロッドにより、対応するＥＤＤの磁気システムコアへ装着できる。
【００３８】
音伝播部位および／または音声再生の動的範囲（音声増幅）を増加するために、本発明に係るスピーカーは、対で載置され、かつ付属の請求項に記載される上述の実施例の１つに従って作られる偶数のモジュールから構成できる。それぞれのモジュール対におけるベース動電形（ダイナミック）ドライバが共軸で載置される。ここで、モジュール対には、同一および異なるモジュールの両方を備えることができ、そのモジュールのベース動電形（ダイナミック）ドライバは、一方向および対向方向に置くことができる。
【００３９】
モジュール対におけるベース動電形（ダイナミック）ドライバが互いに対向するならば、音響反射部間の距離は、音響反射部と対の上述のベース動電形（ダイナミック）ドライバの１つのエンクロージャキャビネットが、音響反射部の周辺縁部と他のＥＤＤの対応するコーンとを通過する直線状母線を有する想像的先細物の断面の外側に延びないように選択される。音響反射部間の距離の選択の上述の条件は、音響反射部から、および対の１つのＥＤＤのエンクロージャキャビネットからこの対の他のＥＤＤのコーンへ反射される放射の侵入を避けるために合致しなければならない。
【００４０】
モジュール対が同一のモジュールから構成される場合、そのベース動電形（ダイナミック）ドライバは互いに面し、音響反射部間の距離をゼロにできるので、両側に作動面を有する１つの共通の音響反射部は、対のベース動電形（ダイナミック）ドライバの両方に使用できる。
【００４１】
垂直平面において非対称の指向性放射が必要とされる場合（スポーツグランド、水泳プール、大形ホールおよび駅構内を音伝播する場合）、モジュール対でのベース動電形（ダイナミック）ドライバは一方向に置かれ、そこにおいて対のベース動電形（ダイナミック）ドライバの放射方向の前方に位置する第１のベースＥＤＤの音響反射部と、対の第２のベースＥＤＤのエンクロージャキャビネットとの間の距離は、音響反射部と第２のベースＥＤＤのエンクロージャキャビネットが、音響反射部の周辺縁部と第１のベースＥＤＤのコーンとを通過する直線状母線を有する想像的先細物の断面の外側に延びないように選択される。
【００４２】
音響反射部または一定のＥＤＤのエンクロージャキャビネットから他のＥＤＤへの反射の不足の上述の条件は、本発明に係るスピーカーの多モジュール実施例において合致しなければならない。同時に、スピーカーの全体寸法の不当な増加を避けるために、スピーカーモジュールの１つの音響反射部と、反射部として作動できる他のモジュールの構造部材との間の距離は、上述の音響反射部が、コーンと相互作用する断面に依然重なり、したがって反射に影響する他の構造部材を妨害する場合、できるだけ少なく選択される。
【００４３】
さらに本発明は、下記の図面を参照して本発明に係るスピーカーの幾つかの特定の実施例により説明される。
【００４４】
【発明の実施の形態】
最も単純な実施例の１つにおいて、本発明に係るスピーカー１のモジュール（図１）は、電気信号を音響振動数範囲の少なくとも中間振動数部分における音響信号に変換する直接放射ベースＥＤＤ２（これはホーンＥＤＤと区別すべきである）と、ＥＤＤ２のエンクロージャキャビネット３と、およびＥＤＤ２の直接放射の音響反射部４を有する。ベースＥＤＤ２は、そのコーン５がキャビネット３の外面内の取付け孔に重なるようにキャビネット３内に置かれる。音響反射部４は、ＥＤＤ２の放射開口へ（コーン５へ）面し、ＥＤＤ２の軸６に関して対称の形状（軸方向に対称の形状）を有し、またＥＤＤ２の放射開口から距離ΔにおいてＥＤＤ２と共軸でキャビネット３の外側の所定位置に固定される。上述の距離は、（１）の関係により明示される範囲内にあり、一方、音響反射部４の部位Ｓ_Rは、（２）の関係により明示される限度内で選択される。キャビネット３は、密閉型ボックスまたは位相反転型ボックスとして、また音響抵抗パネルを有するボックスまたは伝達ラインなどを有するボックスとして製造できる。音響反射部４は、軸６に関して半径方向に置かれる幾つかのリブ７により、または１つのそのようなリブにより（図６）キャビネット３へ装着される。リブ７は、任意の既知の適切な方法により（溶接、ハンダ付け、リベット締めなどにより）音響反射部４とキャビネット３へ接続される。
【００４５】
図２は、段付き床８を有する部屋における本発明に係るスピーカーモジュールの載置を図示する。スピーカー１のベースＥＤＤ２の軸６（この軸は、音響反射部４の軸でもあるので、全体としてスピーカー２のモジュールの軸をほぼ表す）は、快適な音伝播の平面１０に対してこの軸を直角に置くために、床８の範囲の平面９の傾斜である角度αだけ垂直から偏らされ、そこにおいて平面１０は、好ましくはＥＤＤ２と音響反射部４との間でスピーカー１を横断する。
【００４６】
図３は、ベースＥＤＤ２に加えて、対応するエンクロージャキャビネット１２を有する直接放射ＬＦＥＤＤ１１が設けられる本発明に係るスピーカーモジュールを示す。ＬＦＥＤＤ１１のコーン１３は、キャビネット１２の外面内の対応する取付け孔に重なる。ＬＦＥＤＤ１１は、ベースＥＤＤ２と共軸で置かれる。ＬＦＥＤＤ１１から送られる低振動数放射の軸方向に対称の音響反射部（以下でＬＦ音響反射部と呼ぶ）１４は、キャビネット１２の外側の所定位置に固定される。ＬＦＥＤＤ１１の放射開口から音響反射部１４までの距離Δ_Lは、距離Δの選択との類似により上述の関係（４）から選択され、一方、ＬＦ音響反射部１４の部位Ｓ_RLは、ベースＥＤＤ２の音響反射部４のＳ_Rの選択と同様に関係（５）により選択される。ＬＦ音響反射部１４は、ベースＥＤＤ２のエンクロージャキャビネット３の裏側において固定できるか、またはキャビネット３の裏側の表面は、ＬＦ音響反射部１４としてそれ自体が機能できることが図３から分る。
【００４７】
ベースＥＤＤまたはＬＦＥＤＤの放射開口から、音響反射部表面の形状が非平面（先細または段付き形状のような）である対応するまでの距離（ΔとΔ_L）を決定する目的のために、音響反射部の用語「相当平面」を使用すべきである。一般的な場合（図４参照）、音響反射部４または１４の相当平面１５は、軸６へ直角な想像的平面であり、一方、音響反射部４または１４の構成部分１６の軸６へ直角の平面までの投影と、およびこの構成部分１６から音響反射部部位にわたる相当平面１５まで軸６に沿って測定される距離との積の積分がゼロに等しい、すなわち以下の通りである。
【００４８】
【数７】

【００４９】
ここにＡ_iは、音響反射部のｉ番目の構成部分からこの音響反射部の相当平面までの軸６に沿って測定された距離である（プラスとマイナスの符号を考慮して）。
φ_iは，ベースＥＤＤの軸へ直角である平面に対する上述のｉ番目の構成部分の傾斜角度である。
ｄＦ_iは、上述のｉ番目の構成部分の部位である。
【００５０】
音響反射部の表面が段付きであり、一方、段付き平面が軸６に対して直角であるならば（図５参照）、この特別の場合、積分関係（７）は、音響反射部のｎ番目の段付き部分の部位Ｆ_nと、および上述のｎ番目の段付き部分から相当平面１５までの軸６に沿って測定された距離Ａ_n（プラスとマイナスの符号を考慮して）との積の合計に再配列することにより単純化される。すなわち
【００５１】
【数８】

【００５２】
ここにｍは、上述の段付き部分の数である。
ｎは、１からｍまでの整数である。
【００５３】
図５に示される音響反射部４または１４の表面は、３つの段付き部分を有する。すなわち部位Ｆ₁を有する第１の丸い部分および部位Ｆ₂とＦ₃を有する２つの丸い部分であり、そこにおいて相当平面１５の位置は下記の条件に合致する。
【００５４】
【数９】

【００５５】
ベースＥＤＤ２の軸６に沿って見ると、音響反射部４または１４の表面は、異なる軸方向に対称の形態、特に円形形態、楕円のような丸められた形態、または多角形、星形および多花びら形態を有することができる。
【００５６】
音響反射部４または１４をキャビネット３または１２へ装着するのに使用されるリブ７の断面は、対応して、方形形態、および先細、涙状または菱形形態も有することができる。リブ断面厚さが放射方向に沿って一定でないならば、この断面のより狭い部分がベースＥＤＤ軸の方向に向けられ、これは、ベースＥＤＤ軸からの半径方向の音声伝播に対応し、またこの場合、ベースＥＤＤ軸へ面したリブ表面からの音響波の有害な反射の欠如を保証する。
【００５７】
音響反射部４（または１４）が、軸６の周りに置かれる幾つかのリブ７で、キャビネット３（または対応して１２）へ装着される場合、これらのリブが、平坦または円錐状リング１７（図７参照）の手段により互いに固定され、それらのリングは、リブ７と共に、半径方向音響レンズのセルを形成する。リング１７は、自体の軸が軸６と整合する想像的先細物の断面に部分的にも重なってはならないし、またその直線状母線は、音響反射部４（または１４）の周辺縁部とコーン５（または対応して１３）を通過するので、リング１７の内径は、この条件から選択される。
【００５８】
図７において、本発明に従って、ベースＥＤＤ２に加えて、第１のＨＦＥＤＤ１９、第２のＨＦＥＤＤ２０、および別のＨＦＥＤＤ２１を有するスピーカーの実施例が示される。第１と第２のＨＦＥＤＤ１９、２０は、ベースＥＤＤ２と共軸で置かれ、また第１のＨＦＥＤＤ１９は、ベースＥＤＤ２と音響反射部４との間に設置され、かつベースＥＤＤ２へ向けて面し、一方、第２のＨＦＥＤＤ２０は、ベースＥＤＤ２と一方向に音響反射部４の裏側の背後に設置される。別のＨＦＥＤＤ２１は、ベースＥＤＤ２と第２のＨＦＥＤＤ２０の放射開口の位置平面間にベースＥＤＤ２の軸６の周りに置かれる。別のＨＦＥＤＤ２１の軸は、軸６に対して直角である。ＨＦＥＤＤ１９乃至２１は、直接放射型およびホーン型の両方にできる。同一のスピーカーにおいて異なる形式の同一でないＨＦＥＤＤの組合せは可能である。
【００５９】
図８において、本発明に係るスピーカーの実施例が示され、そこにおいて、ベースＥＤＤ２（または対応してＬＦＥＤＤ１１）のコーン５（または１３）は，ダストキャップ無しのコーンである．この場合、音響反射部４（または１４）は、円筒形または円錐形中央ロッド２４により、ベースＥＤＤ２（または対応してＬＦＥＤＤ１１）の磁気システム２３のコア２２へ装着される。デバイスの材料集約性を減少するために、ロッド２４を中空にでき、また十分な剛性を確保するために、それをリブ付きにできる。
【００６０】
図９において、本発明に従って、２つの非同一のモジュール、すなわち下部モジュール５と上部モジュール２６から構成されるスピーカーが示され、そのベースＥＤＤ２は、対向方向にかつ共軸で置かれる。これらのモジュールの音響反射部４間の距離Ｌ₁は、下部モジュール２５の音響反射部とベースＥＤＤのエンクロージャキャビネットが、音響反射部の周辺縁部と上部モジュール２６のベースＥＤＤのコーンを通過する直線状母線２７を有する想像的先細物の断面の外側に延びないように、また逆に、上部モジュール２６の音響反射部とベースＥＤＤのエンクロージャキャビネットが、音響反射部の周辺縁部と下部モジュール２５のベースＥＤＤのコーンを通過する直線状母線２８を有する想像的先細物の断面の外側に延びないように、選択される。
【００６１】
図１０は、本発明に係るスピーカーのモジュール式構成の実施例を図示し、そこにおいて、モジュール２５，２６のベースＥＤＤ２が一方向にかつ共軸で置かれ、一方、モジュール２５は、ベースＥＤＤ２の放射方向の前方に位置し、またモジュール２６は、背後に位置する。この場合、第１のモジュール２５のベースＥＤＤ音響反射部から第２のモジュール２６のベースＥＤＤエンクロージャキャビネットまでの距離Ｌ₂は、第２のモジュール２６の音響反射部とベースＥＤＤのエンクロージャキャビネットが、音響反射部の周辺縁部と第１のモジュール２５のベースＥＤＤのコーンを通過する直線状母線２８を有する想像的先細物の断面の外側に延びないように、選択される。
【００６２】
（産業上の利用可能性）
本発明に係るスピーカーの作動原理は、下記の通りである。増幅器出力部で発生する信号電圧により、ＥＤＤの音声コイルに電流が生じる。この電流の磁場が、ＥＤＤ磁気システムの一定の半径方向分野と相互作用するので、ＥＤＤコーンを作動させる軸方向力が形成される。この作動は、コーンにわたり伝播するリング曲げ波により生じる。同時にコーン部分の加速により、必要な音圧を直接形成する圧縮と引張の部分的空気変形（スカラー積）が生じ、一方、コーン振動速度により、コーン近くの非変形空気層の軸方向振動（ベクトル積）が生じる。ＥＤＤは、空気中での音響波の長さがコーン径よりも大きい振動数についてだけの信号を有効に変換する。この振動数範囲において、無効（ベクトル）放射抵抗成分は、有効（スカラー）成分を数倍超える。したがって、放射のバイアスは、それ自体に無い限り、無効成分であり、そのために、放射の空間角度における運動量保存の法則（ｍＶベクトル）が当てはまるが、エネルギー保存の法則（ｍＶ²／２）は当てはまらず、その結果、音量振動速度により主に生じる音圧は、法則１／Ｒ²（ここにＲは放射部から受信部までの距離である）に基づいて減少する。そのようなシステムに加えて、それが絶対的に直線状である場合でも、パラメトリック歪みが、放射部−聞き手の方向に沿う放射表面移動の結果として、ドップラー振動数相互変調の形態で現れる。
【００６３】
スピーカー構成におけるベースＥＤＤおよびＬＦＥＤＤの共軸音響反射部の存在により、対向する、大きさが殆ど等しい速度圧が得られるので、速度放射成分および関連するパラメトリック歪みが補償される。さらに上述の対向する速度圧は、直接および反射された速度を、空気分子の局部的な濃度変化へ、すなわち有効放射成分へ変換するので、媒体放射抵抗の有効と無効成分間の関係を、有効成分に有利に励振器へ変化する。
【００６４】
音響反射部の部位と形状、および音響反射部と、その特定のエンクロージャキャビネット用の特定のＥＤＤとの間の距離は、コーン内を半径方向に伝播するリング曲げ波についての進行波モードが保証される条件で選択される。というのは、コーンは、空気に影響するばかりではなく、音声コイルから空気に影響するそれ自体の表面部分の全てへの励振伝達ラインとしても機能するからである。この放射伝達ラインにおいて不連続性があれば、曲げ波の反射が生じる。反射された波が直接波と干渉するので、空気媒体を励振する定在波を生じる。それにより、変換されている信号の一時的な一貫性の中断が生じ、かつ振動数の区別、すなわち振幅−振動数応答の非直線性を生じる。音響反射部の使用は、あたかも視覚耐反射被覆が作用するように、コーンの主な不連続性に、すなわちその周辺カラーとコーンホルダーとの連結に付加的に影響する。２つの大きさが等しい反射された信号は、逆相で互いに重なると、互いに消滅する。同一の手法により、コーン表面部分の大気との分布された時間と空間の干渉の自己協調が同時に解決される。
【００６５】
上で検討したパラメータΔ、Δ_L、Ｓ_RおよびＳ_RLが適正に選択される、請求されたスピーカーにおける音響反射部により、音声再生の効率と品質の主な事項が統合的に解決される。
【００６６】
本発明の使用により、複雑性とコストが低いスピーカー構造の変更による音声再生品質が向上する。音声再生の達成不能の鮮明度と明瞭度（明白度）が確保される前に、情報内容が強化されるばかりでなく、自然性、効果的な性能雰囲気、熟達した演奏の最も細かい詳細の再生、および指揮者の個性も強化される場合、価値と自負のレベルの消費者は、ハイエンド品質の音声を再生する可能性を有する。同時に材料、労力およびエネルギー入力から生じる生産コストは、事実上一定のままであり、ハイファイ範疇の通常の品質再生の場合に典型的である。
【００６７】
本発明の範囲は、上述の実施例に限定されない。スピーカーの他の特定の実施例は、添付請求項の範囲内で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、１つだけのベースＥＤＤを有する本発明に係るスピーカーモジュールの図である。
【図２】図２は、傾斜した（段付きの）床を有する部屋を音伝播するとき、本発明に係るスピーカーモジュールの位置の線図である。
【図３】図３は、ＬＦＥＤＤが設けられるスピーカーモジュールの実施例の図である。
【図４】図４は、表面が非平面である一般的な場合に音響反射部の用語「相当平面」を説明する線図である。
【図５】図５は、音響反射部の表面が段付きである特殊な場合の同一の線図である。
【図６】図６は、１つのリブによる音響反射部装着の実施例の図である。
【図７】図７は、幾つかのリブがリングにより互いに固定され、またスピーカーには、第１、第２および別の高振動数動電形（ダイナミック）ドライバが設けられる実施例の図である。
【図８】図８は、中央ロッドによる音響反射部装着の実施例の図である。
【図９】図９は、本発明に係るスピーカーが２つの共軸のモジュールから構成され、かつそのベースＥＤＤが対向して置かれる実施例の図である。
【図１０】図１０は、本発明に係るスピーカーが２つの共軸のモジュールから構成され、かつそのベースＥＤＤが同一方向を向いて置かれる実施例の図である。

Claims

音響周波数領域のうち少なくとも中間周波数を含む周波数領域の音響信号を電気信号から変換する直接放射型のベース動電形ドライバと、外部表面の取付け穴に重なるようにしてコーンが設けられた前記ベース動電形ドライバ用のエンクロージャキャビネットと、を有するモジュールを備えたスピーカーであって、
前記モジュールはベース音響反射部を有し、このベース音響反射部は、前記ベース動電形ドライバの放射開口面に面するとともに、前記エンクロージャキャビネットの外部に位置し、かつ、前記ベース動電形ドライバと同軸となるように位置しており、
前記ベース動電形ドライバの放射開口面から前記ベース音響反射部までの距離は、前記ベース動電形ドライバの放射面における有効半径の半分以上、かつ、前記ベース動電形ドライバで再生される空気中での最大音響波長の４分の１未満であり、
前記ベース音響反射部の面積は、前記ベース動電形ドライバの放射面における有効面積の３分の１以上、かつ、４倍以下であることを特徴とするスピーカー。
前記モジュールは、音響周波数領域のうち高周波数領域の音響信号を電気信号から変換する高振動数動電形ドライバを少なくとも１つ有することを特徴とする、請求項１に記載のスピーカー。
前記高振動数動電形ドライバの少なくとも１つは、前記ベース動電形ドライバと軸を共通するように配設されていることを特徴とする、請求項２に記載のスピーカー。
互いの軸が共通する前記ベース動電形ドライバと前記高振動数動電形ドライバとは、対向するように配設されており、それらの放射開口面間の距離は、前記高振動数動電形ドライバの放射表面の有効半径以上、かつ、前記ベース動電形ドライバの放射表面から前記ベース音響反射部までの距離未満であることを特徴とする、請求項３に記載のスピーカー。
前記高振動数動電形ドライバの少なくとも１つは、前記ベース動電形ドライバと軸を共通にし、かつ、前記ベース動電形ドライバに対向する前記ベース音響反射部の裏側の背後に配設されていることを特徴とする、請求項２〜４のうちいずれか一の項に記載のスピーカー。
前記高振動数動電形ドライバの少なくとも１つは、その軸が前記ベース動電形ドライバの軸に対して直角になるように配設されていることを特徴とする、請求項２〜５のうちいずれか一の項に記載のスピーカー。
前記モジュールは、前記ベース動電形ドライバと軸を共通にする直接放射型の低振動数動電形ドライバと、外部表面の取付け穴に重なるようにしてコーンが設けられた前記低振動数動電形ドライバ用のエンクロージャキャビネットと、低周波放射音響反射部と、を有し、
前記低振動数音響反射部は、前記低振動数動電形ドライバの放射開口面に対向するとともに、前記低振動数動電形ドライバ用のエンクロージャキャビネットの外部に位置し、かつ、前記低振動数動電形ドライバと同軸となるように位置しており、
前記低振動数動電形ドライバの放射開口面から前記低振動数音響反射部までの距離は、前記低振動数動電形ドライバの放射面における有効半径の半分以上、かつ、前記低振動数動電形ドライバで再生される空気中での最大音響波長の４分の１未満であり、
前記低振動数音響反射部の面積は、前記低振動数動電形ドライバの放射面における有効面積の３分の１以上、かつ、４倍以下である、ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一の項に記載のスピーカー。
前記低振動数音響反射部は、前記ベース動電形ドライバ用のエンクロージャキャビネットの裏側に配設されることを特徴とする、請求項７に記載のスピーカー。
前記ベース動電形ドライバ用のエンクロージャキャビネットの裏面は、前記低振動数音響反射部であることを特徴とする、請求項８に記載のスピーカー。
前記音響反射部における表面部の曲率は、その音響反射部に対応する前記動電形ドライバのコーンにおける表面部の曲率に略等しいことを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか一の項に記載のスピーカー。
前記音響反射部の表面のうち、少なくとも一部が穿孔されていることを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか一の項に記載のスピーカー。
前記音響反射部が、前記ベース動電形ドライバの軸に対して半径方向に配設された少なくとも１つのリブによって、対応するエンクロージャキャビネットに装着されることを特徴とする、請求項１〜１１のうちいずれか一の項に記載のスピーカー。
平坦又は円錐状状のリングで互いに固定された少なくとも２つの前記リブによって、前記音響反射部が、対応する電動ドライバのエンクロージャキャビネットに取付けられており、前記リングは前記リブと共に半径方向音響レンズを形成しており、
対応する前記音響反射部及び前記動電形ドライバのコーンの周辺端部を通過する仮想テーパを想定したとき、前記リングの内径は前記仮想テーパ面と部分的にも重ならないように形成されている、ことを特徴とする請求項１２に記載のスピーカー。
前記ベース動電形ドライバおよび／または前記低振動数動電形ドライバのコーンは、ダストキャップ無しのコーンであって、かつ、対応する前記音響反射部は、中央ロッドによって、対応する前記動電形ドライバにおける磁気システムのコアに取付けられていることを特徴とする、請求項１〜３、５〜１３のうちいずれか一の項に記載のスピーカー。
前記モジュールを偶数備え、互いの前記ベース動電形ドライバが軸を共通するようにして、前記各モジュールが対になるよう配設されていることを特徴とする、請求項１〜１４のうちいずれか一の項に記載のスピーカー。
対になる前記モジュールのベース動電形ドライバが互いに対向し、かつ、これらのベース動電形ドライバの前記ベース音響反射部間における距離は、対のうち一方の前記ベース音響反射部及びエンクロージャキャビネットが、他方の仮想テーパの外に広がらないように選択されており、前記他方の仮想テーパは対のうち他方の前記ベース音響反射部及び前記ベース動電形ドライバのコーンの周辺端部を通過することを特徴とする、請求項１５に記載のスピーカー。
対になるモジュールの前記ベース動電形ドライバが同一方向に向き、かつ、放射方向前方に位置する第１ベース動電形ドライバのベース音響反射部と、この対となる第２ベース動電形ドライバのエンクロージャキャビネットとの間の距離は、前記第２ベース動電形ドライバのベース音響反射部とエンクロージャキャビネットが、仮想テーパの外に広がらないように選択されており、前記仮想テーパは前記第１ベース動電形ドライバの前記ベース音響反射部及びコーンの周辺端部を通過することを特徴とする、請求項１５に記載のスピーカー。